Теориялық және қолданбалы механика
дәріс. Созылу және сығылу кезіндегі материалдардың механикалық қасиеттері
жүктеу/скачать 4,95 Mb.
|
ТМ Сборник лекции каз (копия)
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәрістің мақсаты
- 10.1 Созылу диаграммалары
| 10 дәріс. Созылу және сығылу кезіндегі материалдардың механикалық қасиеттері
Дәрістің мазмұны: сынаулардың мақсаты, созылу және сығылу диаг-раммалары, материалдар беріктігі мен пластикалық қасиетінің сипаттамалары, мығымдау, температура мен уақыттың қасиеттерге әсері, жылыстау. Дәрістің мақсаты: материалдарды созылуға және сығылуға сынауларын жүргізу әдістемелерімен танысу, материалдардың негізгі механикалық сипаттамаларын игеру. Материалдар қасиеттерін зерттеу үшін және шекті кернеулердің мәндерін анықтау үшін материал үлгілерінің сынауларын оларды сындыруға дейін жүргізеді. Сынаулар арнаулы машиналарда стандартталған шарттарға сәйкес жүргізеді. 10.1 Созылу диаграммалары Ең кеңінен таралған сынаулар – статикалық жүктеме әсерінен созылуға сы-наулар, өйткені олар ең қарапайым болып келеді және материал деформацияның басқа түрлерін қалай қабылдайтыны туралы айтуға мүмкіншілік береді. Сынаулар үшін цилиндрлік және жазық үлгілер қолданылады (10.1 сурет). Әдетте цилиндрлік үлгілердің өлшемдері d0=20 мм және l0=10d0 немесе l0=5d0 болып алынады. Сынау кезінде созатын F күші мен үлгінің Δl ұзаруы арасындағы тәуелдіктің диаграммасы жазылып отырады. Әртүрлі өлшемдерімен алынған үлгілер бойынша сынау нәтижелерін салыстыруға мүмкіншілік болу үшін F-Δl диаграммасының σ-ε диаграммасы ретінде қарастырады. Бұл нақты емес, өйткені σ=F/A0 және ε=∆l/l0 болып алынады (A0, l0 – үлгінің көлденең қимасының бастапқы ауданы мен оның бастапқы ұзындығы). Нақты σ мен ε A және l шамаларының ағымды мәндері арқылы анықталуы керек болғандықтан, бұл σ-ε диаграммасын шартты созылу диаграммасы деп атайды. 10.2 суретте үздіксіз сызықпен аз көміртекті болаттың шартты созылу диаграммасы көрсетілген. ОА аралығында кейбір пропорционалдық шегі деп аталатын σпц шамасына дейін ε деформациясы σ кернеуіне пропорционал өседі, яғни Гук заңы орындалады (Ст3 болат үшін σпц≈ 200 МПа). Содан кейін диаграмма қисық сызықтыққа айналады, сонда серпімділік шегі деп аталатын, σсер шамасына дейін материал өзінің серпімділік қасиетін сақтайды. σпц және σсер арасындағы айырмашылығы аз болғандықтан (Ст3 үшін σсер≈ 210 МПа), оларды қолдану кезінде айырмайды. Жүктемені әрі қарай өсіріп тұрғанда, бір мезгілде (С нүктесінде) жүктеме өспесе де деформация өсе береді. Горизонталь СD аралығы жұмсару (немесе аққыштық) ауданы деп, ал сәйкес кернеу - жұмсару (немесе аққыштық) шегі σжұм деп аталады (Ст3 үшін 240…400 МПа). Содан кейін диаграмма жоғары кетеді, материал созуға қарсыласу қабілетіне қайта ие болады. Е нүктесінде ең жоғары шартты кернеуге жетеміз, ол беріктік шегі σбер деп немесе уақытша қарсыласу деп аталады (Ст3 үшін σб=400…500 МПа). Сонда үлгіде мойнақ деп аталатын жергілікті жіңішкеру орын алады (10.3,б суретті қара). Үлгі мойнағындағы қимасының ауданы тез азаяды, соның себебінен күш пен σ шамалары төмен түседі. Үлгінің үзілуі ең кіші қимасы бойымен болады. Беріктік шегі үлгі үзілетін кездегі кернеуге тең емес. Егер созатын күштің A0 ауданына емес, мойын ауданына қатынасын тапсақ, онда үзілу алдында (S нүктесінде) мойындағы σшын кернеуі σбер кернеуінен айтарлықтай жоғары болады. Материал беріктігінің қарастырылған сипаттамаларымен қатар сынау арқылы үлгі үзілгендегі δ салыстырмалы қалдық ұзаруын анықтайды, ол материалдың пластикалық қасиетінің сипаттамасы болып келеді (10.1) мұндағы l0 – үлгінің бастапқы есептеу ұзындығы; l1– үлгі үзілгеннен кейінгі есептеу ұзындығы. Ст3 үшін δ ≥24%, жоғары берікті болаттар үшін δ=(7…10)%. Бұл ұзаруы орташа алынады, шынайы ұзаруы үзілген жерде орын алады. Айтарлықтай үлкен пластикалық деформацияларды зерттеу үшін шынайы созу диаграммасын білу қажет (10.2 суреттегі OCS қисығы). Қарастырылған созылу диаграммасы пластикалық материалдарды, яғни қирамай тұрғанда айтарлықтай қалдық деформацияларға ие бола алатын мате-риалдарды сипаттайды. Пластикалық қасиеті жоғары материалдарға мыс, алюминий, латунь, аз көміртекті болат және т.б. жатады, пластикалық қасиеті аз материалдарға – легирленген болаттардың көпшілігі. Кейбір пластикалық материалдардың созылу диаграммаларында аққыштық ауданы болмайды; олар үшін шартты аққыштық шегі қолданылады - ол қалдық деформациясының кейбір шамасына сәйкес келетін кернеу. σ0,2 шартты аққыштық шегі 0,2% тең қалдық деформациясына сәйкес болады. Пластикалық қасиетіне керісінше морт қасиеті бар. Морт материалдар үшін δ шамасы 2-5%-дан аспайды. Морт материалдарға шойын, инструменттік болат, тас, бетон, шыны және т.б. жатады. Пластикалық және морт материалдарға бөлу шартты екенін айта кету керек, өйткені сынау шарттарына (жүктелу жылдамдығына, температураға) және кернелген күйіне тәуелді морт материалдардың биімділігі пластикалық материалдар секілді, ал пластикалық материалдардың биімділігі морт материалдар секілді болуы мүмкін. Мысалы, шойыннан жасалған үлгі жанжақты сығу кезінде пластикалық қасиетіне ие болады. Ал болаттан жасалған қырнауы бар үлгі, оның δ қалдық деформациясы салыстырмалы кішкене болғанда сынады. Морт материалдардан жасалған үлгілердің созылу диаграммаларының бір қатар ерешеліктері болады (10.4 суретті қара). Мұнда Гук заңынан ауытқуы өте ерте басталады. Үзілу өте аз деформациялар кезінде мойыны болмай аяқ астынан келіп қалады. Сынау кезінде тек қана σб беріктік шегін анықтайды. Есептеу жүргізгенде қисық сызықты диаграммасын түзу сызықты диаграммасына ауыстырып, Гук заңынан ауытқуы ескерілмейді. σб шамасына үлгінің өлшемдері байқалатын әсерін тигізеді, ол масштаб коэффициенті арқылы бағаланады. 10.2 суреттегі диаграммасын қайта қарастырайық. Егер үлгі жүктел-генде σсер кернеуі асырылмаса, жүктемені алғаннан кейін деформациялар толығымен жойылады. Содан кейін үлгі қайта жүктелсе, үлгі алдыңғы жағдайдағыдай болады. Егер үлгі жүктелуінде кернеу σсер кернеуінен артық болып кетсе, мысалы үлгі К нүктесіне дейін жүктелсе, онда жүктемеден босатылу ОА-ға параллель КL түзуімен орындалады. Деформацияның сер-пімді бөлігі (LM кесіндісі) жойылады, ал пластикалық бөлігі (OL кесіндісі) қалады. Енді үлгі қайта жүктелсе, созу диаграммасы LK түзу бойымен K нүктесіне дейін жетіп, әрі қарай KEN сызығы бойымен үлгі үзілгенге дейін жүргізіледі. Үзілу кезіндегі LR ұзаруы ОR шамасынан кіші болады. Сонымен, алдын ала σсер кернеуінен асатын кернеулерге дейін созылған үлгіге қайта жүктемені түсірсе, оның пропорционалдық шегі алдыңғы жүктелу кезіндегі кернеулер деңгейіне дейін өседі. Бұны - жүктемені алып қайта түсіру заңы, ал құбылысты мығымдау деп атайды. жүктеу/скачать 4,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|