МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ совокупность
показателей, характеризующих сопротивление материала воздействующей на
него нагрузке, его способность деформироваться при этом, а также особенности
его поведения в процессе разрушения. В соответствии с этим М. с. м. измеряют
напряжениями (обычно в кгс/мм² или Мн/м²),
деформациями
(в %), уд. работой деформации и разрушения (обычно в кгс-м/см2
или
Маж/м2),
скоростью развития процесса разрушения при статич. или повторной нагрузке
(чаще всего в мм за 1 сек или за 1000 циклов повторений нагрузки,
мм/кцикл). М. с. м. определяются при механич. испытаниях образцов
различной формы.

Рис. 1. Схемы деформации при разных способах
нагружения: а - растяжение, б - сжатие, в - изгиб,
г
- кручение (пунктиром показана начальная форма образцов).

В общем случае материалы в конструкциях
могут подвергаться самым различным по характеру нагрузкам (рис. 1): работать
на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез и т. д. или
подвергаться совместному действию неск. видов нагрузки, напр, растяжению
и изгибу. Также разнообразны условия эксплуатации материалов и по темп-ре,
окружающей среде, скорости приложения нагрузки и закону её изменения во
времени. В соответствии с этим имеется много показателей М. с. м. и много
методов механич. испытаний. Для металлов и конструкц. пластмасс наиболее
распространены испытания на растяжение, твёрдость, ударный изгиб;
хрупкие конструкц. материалы (напр., керамику, металлокерамику) часто испытывают
на сжатие и статич. изгиб; механич. свойства композиц. материалов важно
оценивать, кроме того, при испытаниях на сдвиг.

Диаграмма деформации. Приложенная к образцу
нагрузка вызывает его деформацию. Соотношения между нагрузкой и
деформацией описываются т. н. д и а-граммой деформации (рис. 2). Вначале
деформация образца (при растяжении - приращение длины Дl) пропорциональна
возрастающей нагрузке Р, затем в точке п эта пропорциональность
нарушается, однако для увеличения деформации необходимо дальнейшее повышение
нагрузки Р; при Дl > Дlв деформация развивается без приложения усилия
извне, при постепенно падающей нагрузке. Вид диаграммы деформации не меняется,
если по оси ординат откладывать напряжение

чальная площадь поперечного сечения и расчётная
длина образца).

Сопротивление материалов измеряется напряжениями,
характеризующими нагрузку, приходящуюся на единицу пло-

к-ром нарушается пропорциональный нагрузке
рост деформации, наз. пределом пропорциональности. При нагрузке Р<Рразгрузка
образца приводит к исчезновению деформации, возникшей в нём под действием
приложенного усилия; такая деформация наз. упругой. Небольшое превышение
нагрузки относительно Рв может не изменить характера деформации - она по-прежнему
сохранит упругий характер. Наибольшая нагрузка, к-рую выдерживает образец
без появления остаточной пластич. деформации при разгрузке, определяет
предел у п р у-

У конструкц. неметаллич. материалов (пластмассы,
резины) приложенная нагрузка может вызвать упругую, высокоэластическую
и остаточную деформации. В отличие от упругой, высокоэластич.деформация
исчезает не сразу после разгрузки, а с течением времени. Высоко прочные
армированные полимеры (стеклопластики, углепластики и др.) разрушаются
при удлинении 1-3%. На по следних стадиях нагружения у нек-рых армированных
полимеров появляется высокоэластич. деформация. Высокоэластич. модуль ниже
модуля упругости поэтому диаграмма деформации в этом случае имеет тенденцию
отклоняться к оси абсцисс.



Упругие свойства. В упругой области
напряжение и деформация связаны ко эффициентом пропорцио нальности. При
растяжении с = = Еб, где Е - т. н. модуль нор мальной упругости,
численн< равный тангенсу угла наклона прямоли нейного участка кривой
с - с(6) к oc. деформации (рис. 2). При испытании

Рис. 2. Типичная диаграмма деформации при
растяжении конструкционных металлов.

напряженному состоянию соответствуе трёхосное
деформированное состояние (приращение длины в направлении деиствия приложенных
сил и уменьшение линейных размеров в двух других взаимно

в пределах упругости для осн. конструкций
материалов колеблется в довольно узких пределах (0,27-0,3 для сталей, 0,3-0,3
для алюминиевых сплавов). Коэффициент Пуассона является одной из осн. рас
чётных характеристик. Зная м и Е можно расчётным путём определить

t, G и м пользуются тензометрами
Сопротивление
пластической деформации. При нагрузках Р>Рнаряду со
всё возрастающей упругой деформацией появляется заметная необратимая не
исчезающая при разгрузке пластич. деформация. Напряжение, при к-ром остаточная
относит, деформация (при растяжении - удлинение) достигает заданной величины
(по ГОСТ-0,2% ), наз. условным пределом текучести и обозначается бо,2=
Pт/Fв . Практически точность совр. методов испытания такова, что
бп и бв определяют с заданными допусками соответственно на отклонение
от закона пропорциональности [увеличение ctg (90 - а) на 25-50% и на величину
остаточной деформации (0,003-0,05%) и говорят об условных пределах пропорциональности
и