3. Материалдардың механикалық сипаттамалары. Беріктік пен қатаңдыққа есептеу.

1. Материалдардың созылу мен сығылу диаграммалары.

2. Материалдардың беріктік және созымдылық қасиеттері.

3. Беріктік шарты мен есептері.

4. Қауіпті және қауіпсіз кернеулер. Қор коэффициенті. Рұқсат етілетін кернеулер.

Материалдардың механикалық қасиеттері

Материалдардың сыртқы күш әсеріне қарсыласу қабілеті мен деформациялануы немесе қирау ерекшеліктері, олардың механикалық қасиеттері - беріктік, созымдылық тәжірибе жүзінде арнайы үлгілерді сынау арқылы анықталады. Сынау нәтижесінде алынатын механикалык сипаттамалар көп факторларға (жұмыс істеу шарттарына, температураға, қоршаған ортаға, т.б.) байланысты өзгеріп отырады. Сондықтан материалдардың механикалық қасиеттерін өзара салыстыру үшін, оларды қатаң түрде бірдей жағдайларда сынайды.

Сынама үлгілердің пішіндері мен өлшемдері, оларды сынау шарттары мемлекеттік стандартта қарастырылып бекітілген.

Созылу диаграммалары.

Сан алуан сынау тәсілдерінің ішінде кең тарағаны – материал үлгілерін созуға сынау. Өйткені, созуға сынау нәтижесінде алынатын механикалық шамалар, материалдардың сыртқы күшке қарсыласу қабілетін, деформациялануын, үзілу-сыну ерекшеліктерін айтарлықтай толық сипаттайды.

Үлгілер арнайы сынақ машиналарында сыналады. Бұл машиналар күш пен үлгі деформациясын өлшей алатын аспаптармен қамтамасыз етілген. Сынау кезінде аспаптармен жазылып алынған, күш пен үлгі деформациясының арасындағы тәуелділік созу диаграммасы деп аталады. 1-суретте аз көміртекті болаттың созу диаграммасы көрсетілген. Диаграмманың абсцисса өсінде үлгінің деформациясы – салыстырмалы созылу - ε = Δl / l, ал ордината осінде деформацияны тудырушы кернеу- σ = P / F өрнектелген.

Диаграмманың ОА аралығының жоғарғы А нүктесіне сәйкес келетін кернеу, материалдың пропорционалдық шегі:

σ_{п ш} = P_{п ш} / А (3.1)

бұл аралықта кернеу мен деформация өзара тура пропорционал, яғни Гук заңына бағынышты.

Қалдық немесе пластикалық деформация тудырмайтын кернеудің ең үлкен шамасы (В нүктесі ) серпімділік шегі:

σ_{с ш} = P_{с ш} / А (3.2)

А нүктесімен В нүктесінің арасында материал серпімді деформациаланғанымен кернеу мен деформацианың арасында тура прополционалдық тәуелділік сақталмайды.

1-сурет.

Материалда қалдық деформациясын тудыратын кернеудің ең аз шамасы аққыштық шегі:

σ_{а ш} = P_{а ш} / А (3.3)

Кернеу шамасы аққыштық шегіне тең болғанда материал пластиқалық (қалдық) деформацияға ұшырайды (СД-аққыштық аралығы). Созу диаграммасындағы аққыштық аралық (СД) тек пластикалық материалдарға тән. Бұл кезде материалдың тоқ өткізгіштігі, температурасы тағы басқа физикалық қасиеттері өзгереді. ДЕ аралығы материалдың қайтадан сыртқы күш әсеріне қарсыласу қабілетіне ие болатын кезі, яғни, беріктенеді.

Диаграмманың ең жоғарғы нүктесіне сәйкес келетін кернеу беріктік шегі:

σ_{б ш} = P_{б ш} / А (3.4)

Материалдың беріктік шегін уақытша қарсыласу шегі деп атайды.

Үзілу мезетіне сәйкес кернеу шамасын қирау шегі деп былай табылады:

σ_{қ ш} = P_{қ ш} / А (3.5)

Қайтадан деформациаланған үлгінің пропорционалдық шегі алдыңғы әсер еткен Р шамасына дейін өсіп, беріктік қасиеті артады, ал пластикалық қасиеті кемиді. Бұл құбылыс беріктену деп аталады.

Қалдық салыстырмалы созылу:

δ = ( l-l₀) *100% / l₀ (3.6)

мұндағы l₀ , l – үлгінің сынауға дейінгі және сынаудан кейінгі ұзындықтары.

Қалдық салыстырмалы жіңішкеру:

ψ = ( А₀-А) *100% / А (3.7)

мұндағы А₀, А – үлгінің көлденең қимасының деформацияға дейінгі және үзілгеннен кейінгі ең кіші аудандары.

(3.1)- (3.5) формуласымен анықталатын шамаларды материалдың механикалық сипаттамалары деп атайды. Материалдың пластикалық қасиеті оның қалдық салыстырмалы созылуымен немесе жіңішкеруімен (3.6-3.7) сипатталады.