При воздействии постоянного напряжения на материал возникает мгновенная упругая деформация, которая со временем дополняется дополнительной упругой деформацией. После снятия нагрузки упругая деформация начинает уменьшаться в зависимости от снижения напряжения, в то время как дополнительная упругая деформация происходит с замедлением, что подразумевает сложные механизмы релаксации в материале.
Прочность на разрыв единица измерения
Сопротивление растяжению, которое также может быть обозначено как сопротивление растяжениюВ, представляет собой механическое напряжение, которое может стать причиной разрушения различных материалов. При оценке долговечности материал испытания, включая временные параметры разрушения, также часто называют мнимой растяжимостью или хрупкой растяжимостью, поскольку время до разрушения обычно не превышает нескольких секунд от начала испытания до его завершения с повреждением материала.
Величины прочности на разрыв измеряются в различных единицах, включая:
1 кгс/мм² = 10-6 кгс/м² = 9,8×106 Н/м² = 9,8×107 дин/см² = 9,81×106 Па = 9,81 МПа.
Прочность на разрыв — это пороговое значение механического напряжения, при котором происходит разрушение материала. Это означает, что каждый конкретный материал имеет определенную границу, при превышении которой его механические свойства теряются и он разрушается. Необходимо различать статическую и динамическую прочность на разрыв. Также следует учитывать разницу между сопротивлением к сжатию и прочностью на разрыв, поскольку оба параметра считаются критически важными для понимания механики и надежности материалов.
Содержание
Стойкость к статическому растяжению
Статическая прочность, часто именуемая также пределом текучести, представляет собой максимальное значение постоянного механического напряжения, при котором материал остается целым. Согласно стандартам, закрепленным в ГОСТ 1497-84 «Методы испытаний на растяжение», более подходящим термином является временная прочность при растяжении, что подразумевает напряжение, соответствующее наибольшей силе, которая предшествует разрушению материала в условиях статического механического испытания. Это определение подчеркивает способность материалов выдерживать статические нагрузки в течение длительного времени, пока напряжение не превышает указанную прочность на растяжение, также называемую пределом переходной прочности. Если нагрузки, которые воздействуют на материал, достигают или превышают пределы, предусмотренные для реальных и квазистатических испытаний, то, скорее всего, материал разрушится в течение определенного отрезка времени — иногда всего лишь 10 секунд — что приводит к образованию множества фрагментов материала.
Динамическая прочность на разрыв
Динамическая прочность на разрыв представляет собой максимальное значение переменного механического напряжения, возникающее в результате динамических воздействий, таких как удары. При таких воздействиях время, необходимое для достижения разрушения, как правило, составляет всего лишь несколько секунд с момента приложения внешнего воздействия до фактического разрыва материала. Данное свойство иногда обозначается как мнимая мгновенная прочность на разрыв или хрупкая кратковременная прочность на разрыв, что указывает на его специфическую характеристику в условиях резких колебаний нагрузок.
Сопротивление сжатию
Сопротивление горю — это предельное значение, которое характеризует влияние либо постоянного, либо переменного механического напряжения на материал. Это значение определяет точку, за пределами которой внешнее напряжение вызывает сжатие материала, что может привести к его разрушению, значительным деформациям или к его коллапсу. Важно различать условия, при которых это сопротивление проявляется, и понимать, что именно оно является одной из ключевых характеристик для оценки надежности и долговечности строительных конструкций.
Прочность на разрыв
Прочность на разрыв также обозначает предельное значение как постоянного (при статическом воздействии), так и переменного (в условиях динамического воздействия) механического напряжения, превышение которого приводит к разрушению тела материала. Однако на практике слишком большие деформации могут также создавать недопустимые условия, что делает конструкцию фактически ненадежной.
Блок: 2/5 | Часть: 2549 Источник: источник
Внутренние усилия при растяжении-сжатии
Растяжение или сжатие в осевом (центральном) направлении стержня или балки инициируется внешними силами, при это результирующий вектор силы совпадает с осью балки. Внутренние усилия, возникающие в поперечном сечении балки, представляют собой продольную силу N. Эта продольная сила определяется как алгебраическая сумма проекций всех внешних сил, действующих на конкретное поперечное сечение балки. При этом одна сторона поперечного сечения несет положительную продольную силу от растягивающих нагрузок, тогда как противоположная сторона несет отрицательную продольную силу от сжимающих воздействий (это можно проиллюстрировать на рисунке 5).
Для определения участков стержней или поперечных сечений, где продольные силы достигают максимальных значений, применяется метод поперечных сечений. Более детально это освещено в отдельной статье. Человек, изучивший теорию и основные вопросы, касающиеся силы и напряжения в контексте этой темы, может стать экспертом в данной области.
Другие прочностные параметры
Существует множество прочностных характеристик, таких как пределы текучести, пределы аналогов, пределы упругости, сопротивление растяжению, выносливость при сдвиге и так далее. Эти параметры могут служить индикаторами долговечности материала, поскольку чрезмерное изменение размеров компонентов может привести к их выходу из строя, что делает их неэффективными. В таких ситуациях элемент не обязательно разрушится, он скорее получит значительные деформации. Тем не менее, термин «сопротивление растяжению» может оказывать смягчающее влияние на понимание значений, что делает их менее информативными в контексте прочности.
Блок: 3/5 | Часть: 504 Источник: источник
К основным характеристикам упругих свойств материалов относятся такие параметры, как модуль Юнга (измерение упругости при растяжении первого рода), модуль сдвига (измерения упругости второго рода) и коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации). Эти параметры являются критически важными для оценки поведения материалов под нагрузкой.
Удлинение и поперечная усадка при высокотемпературных испытаниях предоставляют информацию о пластических свойствах металлов при заданной температуре, что может определить их дальнейшую пригодность для использования в различных условиях.
Удлинение D и поперечная усадка оцениваются в ходе испытаний и рассчитываются в известных параметрах, что важно для анализа различных характеристик материала:
- где l0 — начальная длина исследуемого образца;
- lk — конечная длина образца после испытаний;
- f0 — начальная площадь поперечного сечения образца;
- fk — конечная площадь поперечного сечения образца.
На характеристики удлинения и сжатия могут оказывать заметное влияние такие факторы, как время до разрушения и скорость прогрева образца, поскольку это определяет поведение материала в условиях различных нагрузок и температур.
Измерения упругости
Нормальный модуль упругости E является важной физической и механической характеристикой для различных металлов. Понимание упругих параметров стали в широком диапазоне температур критически важно не только для механических расчетов, выполняемых для двигателей и других механизмов, работающих при высоких температурах, но и для множества других приложений.
Относительное изменение показателей упругости (% относительно значений при 20°) в зависимости от температуры для различных сталей: 1 — нефрагментированная сталь; 2 — малоотходная сталь; 3 — умеренно отходная сталь; 4 — сильно отходная сталь. Это температурное влияние на упругие свойства особенно важно для инженеров, проектирующих компоненты, которые будут подвержены нагреву в различных условиях эксплуатации.
