Раздел 2. Сопротивление материалов. Лабораторная работа № 4 Испытание стали на растяжение

Цель работы – изучить поведение материала до разрушения; определение предела текучести и предела прочности.

1. Теоретическое обоснование. При выборе материала для какого – либо элемента конструкции в последующих расчетах необходимо знать, механические свойства материала, определяющие его прочность, упругость, твердость и пластичность. Необходимые сведения о различных механических свойствах материалов получают экспериментально в процессе механических испытаний на растяжение, сжатие, срез, кручение и изгиб.

Испытание на растяжение является наиболее распространенным видом испытания материалов, так как при нем наиболее ярко выявляются характеристики прочности и пластичности материалов. Для изучения механических свойств материала используют диаграмму в координатах «напряжение – относительное удлинение» (σ, ε).

Пределом пропорциональности σ_пц – называется то наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, т.е. справедлив закон Гука (для стали СТ.3 σ_пц=200 Н/мм²). Точка А соответствует пределу пропорциональности.

Пределом упругости σ_уп – называется то наибольшее напряжение, до которо-го деформации практически остаются упругими. (точка А соответствует пре-делу упругости).

Пределом текучести σ_Т – называется такое напряжение, при котором в образце появляется заметное удлинение без увеличения нагрузки (для стали Ст.3 σ_Т=240 Н/мм²). Точка С соответствует пределу текучести. При достижении предела текучести поверхность образца становится матовой, так как на ней появляется сетка линий Людерса – Чернова, наклоненных к оси под углом 45^о.

Пределом прочности σ_пч или временным сопротивлением σ_в , называется напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, выдерживаемой образцом до разрушения. (для стали Ст3. σ_В=400 Н/мм²).

Точка В соответствует пределу прочности.

При достижении предела прочности на растягиваемом образце образуется местное сужение – шейка, т.е. начинается разрушение образца.

Точка D соответствует напряжению, возникающему в образце в момент разрыва во всех поперечных сечениях, кроме сечений шейки.

Точка М соответствует напряжению, возникающему в наименьшем поперечном сечении шейки в момент разрыва. Это напряжение называется напряжением разрыва.

С помощью диаграммы растяжения в координатах (σ , ε) можно определить модуль упругости первого рода: Е = σ/ε = (АК*μ_σ ) / (ОК*μ_ε ) = tgα*( μ_σ / μ_ε ) , где μ_σ – масштаб напряжений;

μ_ε – масштаб относительных удлинений;

α – угол, который составляет с осью абсцисс прямая линия диаграммы до предела пропорциональности..

для большинства углеродистых сталей предел пропорциональности можно приблизительно считать равным половине предела прочности.

Деформация образца за пределом упругости состоит из упругой и остаточной, причем упругая часть деформации подчиняется закону Гука и за пределом пропорциональности.

σ (Р)