14. Пластичные и хрупкие материалы, диаграммы их растяжения-сжатия.

Пластичность – способность материала получать большие остаточные деформации без разрушения. В качестве мер пластичности используют относительное остаточное удлинение образца после разрыва δ = (l₁-l)*l, где l_{1 –} длина рабочей части образца после разрушения; l – длина рабочей части образца. Условно материал считается пластичным, если δ > = 5 %, и хрупким, если δ < 5 %.

Хрупкость – способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций.

Деление материалов на пластичные и хрупкие является условным. В зависимости от напряженного состояния, скорости деформирования, температуры и других условий пластичность меняется. Материал, показавший себя хрупким при растяжении при обычной температуре, может вести себя при других условиях как пластичный, и наоборот. При изготовлении конкретных деталей широко пользуются термообработкой, которая позволяет изменять свойства материалов в нужном направлении. Так, например, закалка резко повышает прочностные характеристики стали и одновременно снижает ее пластические свойства.

15. Твердость материалов и способы ее определения.

Испытание образцов на растяжение и сжатие дает объективную оценку свойств материалов. В производстве же для проведения оперативного контроля этот метод испытаний весьма сложен.

Твердость – способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Для определения твердости металлов существует несколько способов. Наиболее широкое применение получили пробы по Бринеллю (HB) и Роквеллу (HR). В первом случае в поверхность исследуемой детали вдавливается стальной шарик, во втором – алмазный конус. По обмеру полученного отпечатка определяют твердость материала. Эти методы относятся к неразрушающим методам контроля. С помощью переводных таблиц можно приближенно по показателям твердости определить предел прочности материала.

Твердость по Бринеллю определяют вдавливанием в испытываемый материал шарика из закаленной стали диаметром 10 мм при силе 30 кН. Число HB равно отношению силы, вдавливающей шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.

Для сталей связь между числом твердости HB и пределом прочности выражается приблизительно так: σ_в = 0,36*HB

17. Расчеты на прочность при растяжении и сжатии.

Растяжение-сжатие – вид нагружения, при котором в поперечных сечениях стержня возникает только один внутренний силовой фактор – продольная сила N. Продольная сила считается положительной, если она вызывает растяжение (направлена от сечения), и отрицательной, если она вызывает сжатие (направлена к сечению).

Нормальные напряжения в поперечных сечениях стержня, достаточно удаленных от мест приложения нагрузок, вычисляются по формуле σ = N/A. Таким образом, нормальное напряжение в поперечном сечении стержня при растяжении равно поделенной на площадь сечения продольной силе в этом же сечении.

При осевом растяжении или сжатии стержня условие прочности имеет вид: σ_max = N_max/A <= [σ], где σ_max и N_max – нормальное напряжение и продольная сила в опасном поперечном сечении; [σ] – допускаемое напряжение.

Предельное напряжение – напряжение, при котором образец из данного материала разрушается или при котором развиваются значительные пластические деформации.

Допускаемое напряжение – напряжение, величина которого регламентируется техническими условиями

Допускаемое напряжение устанавливается с учетом материала конструкции и изменяемости его механических свойств в процессе эксплуатации, степени ответственности конструкции, точности задания нагрузок, срока службы конструкции, точности расчетов на статическую и динамическую прочность.

Определяется допускаемое напряжение по формуле: [σ] = σ_пр/[n]

σ_пр – предельное для данного материала напряжение

[n] – нормированный коэффициент запаса прочности

Условие прочности позволяет решать три типа задач.

1) Проверка прочности.

По известным продольной силе и размерам поперечного сечения стержня определяют наибольшее напряжение, которое сравнивают с допускаемым, либо определяют фактический запас прочности.

n = σ_пр/σ_max >= [n], где n – фактический коэффициент запаса прочности, [n] – нормативный коэффициент запаса прочности.

2) Подбор сечения – проектировочный расчет.

По известным продольной силе и допускаемому напряжению определяется необходимая площадь поперечного сечения:

A >= N_max/[σ]

3) Определение допускаемой нагрузки.

По известным площади поперечного сечения и материалу (допускаемое напряжение) стержня определяют допускаемое значение продольной силы.

N_max<=A[σ].