Механические свойства. Способность материалов сопротивляться разрушению или изменению форм и размеров от внутренних напряжений

Способность материалов сопротивляться разрушению или изменению форм и размеров от внутренних напряжений, возникающих под действием внешних статических ил динамических усилий.

Напряжения стремятся разорвать внутренние силы связи между атомами или ионами.

При приложении нагрузки материал деформируется.

Возникают упругие и / или пластические деформации. При достижении предельных напряжений происходит разрушение.

Характер деформации и разрушения зависит от:

· влажности,

· формы и размеров образца,

· направления и скорости нагружения,

· структуры материала.

Длительное действие напряжений, даже меньших чем те, при которых они способны вызвать появление остаточных деформаций сопровождается изменением формы, вызывает появление ползучести. При некоторых условиях возможен переход упругих деформаций в пластические, что приводит к постепенному падению внутренних напряжений – релаксации.

Прочность – способность материала противостоять без нарушения сплошности действию напряжений, возникающих от внешних силовых факторов

Испытание стандартных образцов дает информацию о марке (классе) материала по прочности.

В зависимости от вида нагрузки, определяют:

- предел прочности при сжатии R_сж – для бетонов, растворов, природного камня, древесины, кирпича, вяжущих веществ;

- предел прочности при из гибе R_изг – для бетонов, растворов, древесины, кирпича, вяжущих веществ;

- предел прочности при растяжении R_раст – для бетонов, металлов.

Прочность материала одного и того же состава обратно пропорционально зависит от его пористости. Кроме того, следует различать прочность материала от его теоретической прочности, под которой понимается величина напряжений, необходимая для разделения двух примыкающих друг к другу слоев атомов.

Различают хрупкое и пластическо е разрушение твердых тел. При этом хрупкость определяют, как способность материалов разрушаться «мгновенно», без появления пластических деформаций.

Хрупкое разрушение происходит в результате образования и быстрого роста одной или нескольких трещин при возрастающей нагрузке. Трещина вызывает концентрацию напряжений в устье вершины.

Хрупкость материала можно определить сравниванием величин R_сж и R_изг . При разнице в один или более порядков можно смело говорить, что данный материал относится к хрупким.

Разрушению пластичных (вязких) материалов предшествует изменение формы и большая деформация.

Прочность поверхностного слоя материала (твердость) – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Для металлов и пластмасс – вдавливание стального шарика, конуса или призмы, для каменных – шкала Мооса.

Твердость не всегда пропорциональна прочности, однако, от твердости материала пропорционально зависит его прочность при истирании (и стираемость).

Метод определения твердости

Истираемость – способность материала сопротивляться нагрузкам, действующим по касательной к поверхности и вызывающим постепенное уменьшение массы за счет отрыва мелких частиц с поверхности.

И = (m₁ – m₂)/S_о, (г/см²).

Ударная прочность -способность материала противостоять ударам, не давая трещин, характеризуется (сопротивлением удару). Оценивается количеством работы, затраченной на разрушение образца, отнесенной к единице объема материала (Дж/м³). Испытание производится на копре.