Диаграмма сжатия малоуглеродистой стали

ПЛАСТИЧНЫЕ Диаграмма сжатия почти полностью повторяет диаграмму растяжения (рис. 2.32, а).

Пределы пропорциональности, упругости и текучести имеют те же значения, что и при растяжении. Углы наклона прямолинейных участков на обеих диаграммах одинаковы, значит, равны и модули . Площадка текучести здесь выражена слабо. При дальнейшем нагружении развиваются значительные пластические деформации, образец принимает бочкообразную форму, а затем, не претерпевая разрушения, расплющивается (рис.2.32 в, г). Поэтому получить предел прочности не представляется возможным, и его условно принимают таким же, как при растяжении: .

Пластичные материалы одинаково сопротивляются растяжению и сжатию.

Рис. 2.32

Образцы из других пластичных металлов (медь, алюминий) при сжатии деформируются так же, как стальной, и имеют аналогичную диаграмму.

ХРУПКИЕ. После разрушения трещина под углом 45 градусов.

Анизотропные материалы: В практике наряду с изотропными материалами, которые являются основным объектом рассмотрения СМ имеют место и анизотропные материалы, т. е. материалы, свойства которых в различных направлениях различны.

Анизотропия может быть начальной (исходной), существующей до процесса нагружения, или вторичной (деформационной), т. е. изменившейся, или заново возникшей в процессе деформации. Можно выделить три типа анизотропии механических свойств: кристаллографическая, технологическая и композиционная.

Пример – дерево, стеклопластик.

Эффект наклепа (Баушингера):

За счет повтороного напряжения( снимать нагрузку и снова нагружать) материал становится более упругим – наклеп(EH)

Если образец нагружен выше предела упругости, то при его разгрузки деформации полностью не исчезают. В этом случае, деформация = упругая+пластическая.При повторном нагружении образца предел пропорциональности повышается до того напряжения до которого образец был ранее нагружен. Это явление называется наклепом.

11. Потенциальная энергия деформации при растяжении-сжатии.

При статическом (медленном) растяжении образца растягивающая сила F возрастает от нуля до какого-то значения, удлиняет образец на величину Δl и при этом совершает работу W.

Эта работа аккумулируется в деформируемом образце в виде потенциальной энергии деформации U, причем, пренебрегая незначительными потерями энергии (например, тепловыми), можно считать, что W = U (Работа внешних сил полностью преобразуется в потенциальную).

Потенциальной энергией деформации называется энергия, которая накапливается в теле при его упругом деформировании. При разгрузке она расходуется на восстановление первоначальной формы и размеров тела.

При статическом нагружении работа внешних сил полностью преобразуется в потенциальную энергию , т.е.

. (2.27)

На основании закона Гука график зависимости между растягивающей силой и удлинением в пределах упругих деформаций представляет собой прямую (рис. 2.14).

Определим работу силы на перемещении .

Пусть при некотором значении силы удлинение бруса равно . Дадим силе приращение , тогда удлинение вырастет на величину . Элементарная работа силы на этом перемещении равна

.

Из рисунка 3.12 видно, что эта величина равна площади узкой заштрихованной полоски графика: , поэтому, полная работа

.

Таким образом, работа (а значит, и потенциальная энергия) равна площади заштрихованного треугольника

(2.28)

Подставляя сюда вместо внешней силы равную ей внутреннюю силу и удлинение по формуле (2.24), получим

(2.29)

E – модуль упругости;

F – площадь поперечного сечения;

L – первоначальная длина стержня

Если поперечное сечение или продольная сила меняются по длине стержня, то потенциальную энергию определяют суммированием по участкам dz:

(2.30)

Чтобы судить об энергоемкости материала, вводят понятие удельной потенциальной энергии (как потенциальная энергия, приходящаяся на единицу объема бруса):

где – объем стержня. С учетом формул (2.5) и (2.3) имеем

(2.31)

В системе СИ за единицу работы и энергии принят джоуль [Дж], тогда удельная энергия деформации выражается в Дж/м³.

Из формулы (2.31) следует, что при одном и том же напряжении запас энергии тем больше, чем меньше . Поэтому, например, резина является одним из самых энергоемких материалов, и ее используют в амортизирующих устройствах для смягчения динамических воздействий.