Ж – и – характер разрушения хрупкого образца

Диаграмма деформаций при растяжении образца хрупкого материалане имеет площадки текучести и зоны упрочнения (рис.5, кривая 1). Разрушение образца происходит при наибольшей величине нагрузки (Р _разр= Р _max)и весьма малой остаточной деформации. Здесь предел текучести не определя­ется.

Испытание на сжатие имеет некоторые особенности по сравнению с испытанием на растяжение. Для устранения перекоса образца при непараллельности его торцов в одном из захватов испытательной машины предусмотрена установка сферической опоры (рис.6, а).

По мере сжатия образца на его торцевых поверхностях возникают и увеличиваются силы трения, которые затрудняют деформацию образца по горизонтали.

В результате образец приобретает характерную бочкообразную форму, в его объеме создается сложное неоднородное напряженное состояние, не соответствующее расчетной схеме. Для уменьшения влияния внешнего трения применяют смазки (вазелин, солидол), прокладки (бумага, пропитанная парафином, тефлон), цилиндрические или конические выточки на торцах (рис.6, б, в).

При малых деформациях пластичные материалы имеют весьма близкие характеристики растяжения и сжатия. Диаграммы дефор­маций при растяжении и сжатии (в последней напряжения и деформации условно считают положительными) практически совпадают на участках упругости, текучести и упрочнения. Однако по мере нарастания пластических деформаций при сжатии все больше сказывается влияние трения на торцах и увеличение размеров поперечного сучения образца.

В результате нагрузка резко возрастает (рис.2, кривая 3), а образец сжимается в тон­кий диск (рис.6, г - е). Пластичный образец довести до раз­рушения практически не удается - испытание ограничивается силовыми возможностями испытательной машины.

Диаграмма деформаций при сжатии хрупкого образца подоб­на диаграмме при растяжении (рис.5, кривая 2), однако прочность хрупких материалов при сжатии выше, чем при растяжении. Отношение соответствующих пределов прочности σ_вс/ σ_врхарактеризует степень хрупкости материала и составляет: 2,5 - 3 - для текстолита;

3 - 5 - для чугунов;

8 - 14 - для керамики;

12 - 150 - для вакуумных стекол.

Разрушение хрупкого образца при испытании на сжатие происходит вследствие сколов по плоскостям, наклоненным под углом 45 ° к оси образца (рис.6, ж, з.). Если удается устра­нить влияние сил внешнего трения на образце, при его разрушении возникают продольные трещины (рис. 6, и).

Лабораторный стенд

Для испытания на растяжение чаще всего используют образ­цы с цилиндрической рабочей частью (рис.7,а, б). Начальный диаметр d₀ выбирается из стандартного ряда в пределах d₀ = (3 - 25) мм. Начальное значение расчетной длины образ­ца l₀ = 11,3√A₀ ≈ 10 d₀ ("длинный" образец) или l₀ = 5,65√A₀ ≈ 5 d₀ ("короткий" образец). Длина цилиндрического участка

l₁ ≥1,1 l₀.

Концы образца оформляются в виде утолщений (головок), форма и размеры которых определяются захватными устройствами испытательной машины. Между рабочей частью и головками пре­дусмотрены переходные участки, которые служат для уменьшения концентрации напряжений.

Для получения характеристик листового материала с толщи­ной менее 5 мм применяют плоские образцы (см. рис.7, в).

Рис.7. Стандартные образцы для испытания на растяжение: а, б – цилиндрические;