Модуль упругости материала

Модуль Юнга и Сдвига (МПа)

Характеризует сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации

Измеряется в паскалях (Па)

9) Деформация — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга.

продольная деформация - деформация металла в направлении, совпадающем с направлением его перемещения при деформировании.

поперечная деформация - деформация металла в направлении, перпендикулярном направлению его перемещения при деформировании.

Модуль отношения поперечной деформации к продольной, называемый коэффициентом Пуассона или коэффициентом поперечной деформации, вычисляется по формуле:

10) Коэффициент Пуассона (обозначается как или ) — величина отношения относительного поперечного сжатия к относительному продольному растяжению. Этот коэффициент зависит не от размеров тела, а от природы материала, из которого изготовлен образец. Коэффициент Пуассона и модуль Юнга полностью характеризуют упругие свойства изотропного материала.

— коэффициент Пуассона;

— деформация в поперечном направлении (отрицательна при осевом растяжении, положительна при осевом сжатии);

— продольная деформация (положительна при осевом растяжении, отрицательна при осевом сжатии).

Безразмерен.

11) При растяжении (сжатии) наблюдаются абсолютные и относительные деформации (рис. 4.1,а):

l ₁ – l = Δl - абсолютная продольная деформация (удлинение);

h ₁ – h = - Δh - абсолютная поперечная деформация (сужение);

относительная продольная деформация:

относительная поперечная деформация:

12)

σ_п – пределом прочности называется напряжение, равное отношению наибольшего растягивающего усилия к первоначальной площади поперечного сечения образца.

σ_у – предел упругости – такое напряжение, при котором в материале получается наперед задания остаточная деформация (0,002 – 0,005%) от первоначальной длины образа.

σ_т – пределом текучести называется такое напряжение, при котором относительные деформации растут без увеличения нагрузки.

σ_в – пределом пропорциональности называется, то наибольшее напряжение, до которого выполняется закон Гука, или то наибольшее напряжение, до которого относительные деформации в материале растут прямо пропорционально напряжениям.

13)

Зона ОА носит название зоны упругости (). Здесь материал под­чиняется закону Гука. На рисунке этот участок для большей наглядности показан с отступлением от масштаба. Удли­нения на участке ОА очень малы, и прямая ОА, будучи вы­черченной в масштабе, совпадала с осью ординат. Величина силы, для которой остается справедли­вым закон Гука, зависит от размеров образца и физических свойств материала. Для высококачественных сталей эта величина имеет большее значение. Для таких металлов, как медь, алюминий, сви­нец, она оказывается в несколько раз меньшей.
Зона АВ называется зоной общей текучести, а участок АВ диаграммы — площадкой текучести. Здесь происходит существен­ное изменение длины образца без заметного увеличения нагрузки. Наличие площадки текучести для металлов не является харак­терным. В большинстве случаев при испытании на растяжение и сжатие площадка АВ не обнаруживается.

Зона ВС называется зоной упрочнения. Здесь удлинение образца сопровождается возрастанием нагрузки, но неизмеримо более мед­ленным (в сотни раз), чем на упругом участке. В стадии упрочнения на образце намечается место будущего разрыва и начинает образо­вываться так называемая шейка — местное сужение образца.
По мере растяжения об­разца утоньшение шейки прогрессирует. Когда от­носительное уменьшение площади сечения срав­няется с относительным возрастанием напряже­ния, сила достигнет максимума. В дальнейшем удлинение образца происходит с уменьшением силы, хотя среднее напряжение в поперечном сечении шей­ки и возрастает. Удлинение образца носит в этом случае местный характер, и поэтому участок кривой CD называется зоной местной текучести. Точка D соответствует разрушению образца. У многих материалов разрушение происходит без заметного образования шейки.
Если испытуемый образец, не доводя до разрушения, разгру­зить, то в процессе разгрузки зависимость между силой и удлинением изобразится прямой KL. Опыт показывает, что эта прямая параллельна прямой ОА. При разгрузке удлинение полностью не исчезает. Оно уменьшается на величину упругой части удлинения (отрезок LM). Отрезок OL представляет собой остаточное удлинение. Его называют также пластическим удлинением, а соответствующую ему деформацию — пластической деформацией. При повторном нагружении образца диаграмма растяжения при­нимает вид прямой LK и далее — кривой KCD, как будто промежуточной разгрузки и не было.

14) Наклёп — упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Наклёп сопровождается выходом на поверхность образца дефектов кристаллической решётки, увеличением прочности и твёрдости и снижением пластичности, ударной вязкости, сопротивления металлов деформации противоположного знака.

Благоприятное действие поверхностного наклепа неоднократно проверялось прямыми испытаниями образцов на усталостную прочность при различных способах циклического нагружения. Предел выносливости образцов, не имеющих конструктивных концентраторов напряжений (гладких), повышается в результате поверхностного наклепа на 25—40%. Для деталей, имеющих конструктивные концентраторы напряжений в виде прессовых посадок, галтелей, выточек и т. п., поверхностный наклеп особенно полезен. Так, например, наличие напрессованной втулки снижает усталостную прочность образцов примерно вдвое. Обкатыванием удается значительно повысить усталостную прочность, а зачастую и полностью устранить вредное влияние напрессовки. В результате поверхностного наклепа на 60% повышается предел выносливости образцов с кольцевым надрезом, на 50% —образцов с поперечным отверстием, на 30—100%—ступенчатых образцов с галтелями малого радиуса.

Вредный наклеп Нежелательный, вредный наклеп возникает, например, когда пластичные и мягкие металлы и сплавы подвергаются механической обработке резанием. Чрезмерно глубокие резы за один проход приводят с большой скоростью к возникновению интенсивного наклепа с нежелательным увеличением прочности металла и его охрупчиванию. Это препятствует дальнейшей механической обработке детали, а может привести и к повреждению режущих инструментов. Другим примером вредного наклепа может служить повторяющиеся нагружение детали с превышением предела текучести материала. При таком нагружении материал в критических сечениях может быстро наклепываться, терять свою пластичность и разрушаться.