21. Испытания хрупких металлов при растяжении.

При статических испытаниях на растяжение образец деформируется при плавно возрастающей нагрузке вплоть до разрыва. Испытаниям подвергают цилиндрические образцы гантелеобразной формы. Испытания осуществляют на специальных разрывных машинах, при этом фиксируется диаграмма, показывающая зависимость между силой (F), действующей на образец и вызываемой ею деформацией (l). Диаграмма растяжения является одной из важнейших характеристик твердых тел. Диаграмма растяжения хрупких металлов, например, чугуна, высокоуглеродистой стали не имеет прямолинейных участков. Деформации незначительны и после достижения нагрузки F_max, соответствующей пределу прочности, в точки Е образец разрушается практически не образуя шейки (рисунок 2.5). Для хрупких материалов нельзя в полной мере определить модуль упругости. Вместо него определяют секущий модуль как тангенс угла наклона прямой, проведенной через начальную точку и некоторую точку А на диаграмме. Секущий модуль - величина переменная и является функцией напряжения (Е = tg ).

22. Испытания металлов при сжатии.

Статические испытания металлов на сжатие позволяют получить меньше информации о механических свойствах, чем испытания на растяжение. Испытаниям на сжатие целесообразно подвергать хрупкие материалы, поскольку определить предел прочности в данном случае технически проще. Сжатию подвергают короткие образцы прямоугольного или цилиндрического сечения. Диаграмма сжатия пластичных металлов приведена на рисунке 2.6 (а). Начальный участок до точки А является прямолинейным, угол наклона этого участка совпадает с углом наклона аналогичного участка на диаграмме растяжения. По данному участку определяют нагрузку предела пропорциональности (F_пц) и модуль упругости (Е = tg ). По нагрузке в точке В (F_упр) определяют предел упругости. Площадка текучести на диаграмме обычно выражена слабо (точка С), а при дальнейшем нагружении развиваются значительные пластические деформации и образец сплющивается.В случае хрупких металлов диаграмма сжатия вначале имеет почти линейную зависимость, размеры образца изменяются незначительно. При приближении к максимальной нагрузке F_max диаграмма становится более пологой и образец принимает бочкообразную форму (рисунок 2.6 б). При достижении нагрузки F_max образец разрушается в основном от сдвигов по площадкам с наибольшими касательными напряжениями, угол наклона которых 45. Искажение схемы линейной деформации при сжатии обусловлено контактными силами трения.

23. Испытания материалов при кручении.

Тело, нагруженное моментами, действующими в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси, испытывает кручение. При этом в поперечных сечениях возникает только одно внутреннее усилие – крутящий момент. Нагруженные крутящими моментами тела испытывают деформацию сдвига, то есть происходит смещение соседних элементарных участков материала на некоторый угол сдвига  под действием возникающих касательных напряжений . Зависимость между напряжением () и углом сдвига (), то на некотором начальном участке она будет представлять собой прямую (аналогично случаю растяжения), и для данного участка справедлив закон Гука при сдвиге  = G, где G – модуль упругости материала при сдвиге (модуль сдвига). Статические испытания при кручении осуществляют двумя равными по величине и противоположно направленными крутящими моментами, действующими в плоскости, нормальной к оси образца. Кручению обычно подвергают образцы цилиндрической формы. В качестве меры деформации в процессе испытаний фиксируется угол закручивания  как функцию крутящего момента (М_кр). Диаграмма кручения состоит из участков упругой (0p) и пластической (pk) деформаций. По диаграмме определяют крутящие моменты, соответствующие пределу пропорциональности (М_пц), упругости (М_упр), текучести (М_0,3) и прочности (М_k), причем все свойства выражают через касательные напряжения по формуле (для цилиндрического образца) , где М – крутящий момент;W – момент сопротивления сечения образца при кручении;d – диаметр образца. Предел пропорциональности, определяемый при кручении – это условное касательное напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжением и деформацией достигает такой величины, когда тангенс угла, образуемого касательной к диаграмме и осью деформаций (tg ') превышает первоначальное значение (tg ) на 50%. Определяемый при кручении предел текучести (_0,3), как правило, условный – это касательное напряжение, которому соответствует остаточный относительный сдвиг на 0,3%. Относительный сдвиг (g) определяют по формуле , где  - угол закручивания; l – длина образца; d – диаметр образца.