Лабораторная работа №3. Испытание на растяжение

1 Цель и задачи работы

Цель работы: освоить методику испытания на растяжение и определения механических характеристик материалов.

Задачи работы.

1. Научиться производить испытание на растяжение.

2. Научиться строить условную диаграмму растяжения.

3. Научиться определять характеристики прочности и пластичности материалов.

2 Теоретическая часть

Испытание на растяжение (наряду с измерением твердости) является наиболее распространенным видом определения механических свойств материалов, позволяющим определять общепринятые характеристики упругости, прочности и пластичности.

В результате испытания образцов получают графическую зависимость между усилием F и удлинением Δl (диаграмму растяжения). Эту диаграмму перестраивают в координатах «напряжение σ – относительная деформация ε» используя формулы:

, ,

где A₀ – начальная площадь поперечного сечения образца (до нагружения), l₀ – начальная длина расчетной части образца. Полученную диаграмму называют условной. Истинные напряжения при растяжении всегда больше условных напряжений.

Характеристики прочности

Прочностью называется способность материала сопротивляться разрушению или пластической деформации.

Напряжение, до которого соблюдается закон Гука, называется пределом пропорциональности.

Предел текучести характеризует сопротивление материала малым пластическим деформациям. Если на диаграмме наблюдается площадка текучести (горизонтальный участок), то наименьшее напряжение на ее уровне есть физический предел текучести. Если площадки текучести нет, то определяют условный предел текучести, соответствующий определенному допуску на величину пластической деформации (обычно 0,2%).

Предел упругости – это напряжение, до которого не возникает остаточных деформаций, т.е. именно предел упругости является границей между упругой и упруго-пластической областями диаграммы растяжения. Согласно ГОСТ 1497 предел упругости рассматривается как условный предел текучести, определяемый при малых допусках на величину пластической деформации (0,005-0,05%).

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, которую выдерживает образец, называется временным сопротивлением (пределом прочности). При достижении предела прочности на образце начинает образовываться местное утонение, называемое шейкой. Площадь наименьшего сечения шейки заметно меньше исходной, поэтому растягивающее усилие снижается. Скорость уменьшения сечения в шейке превышает скорость уменьшения силы, поэтому, истинное напряжение не падает, а продолжает расти вплоть до полного разрушения образца. Отношение силы при разрыве к площади шейки в этот момент есть истинное сопротивление разрыву.

Если разрушение образца происходит без предшествующей пластической деформации, то предел прочности совпадает с истинным сопротивлением разрыву, и обе эти величины отражают сопротивление материала разрушению. Если образец перед разрушением пластически деформируется без образования шейки, то предел прочности отражает сопротивление материала большим пластическим деформациям, а истинное сопротивление разрыву отражает сопротивление образца разрушению. Если шейка есть, то обе этих величины характеризуют сопротивление большим пластическим деформациям.