Диаграмма напряжений

Диаграмма напряжений

Диаграмма напряжений показывает основные механические характеристики материалов (в основном металлов).

Для построения диаграммы используют диаграмму растяжения испытуемого образца, изготовленного из материала, характеристики которого требуется изучить.

После эксперимента по испытанию на растяжение, на полученной диаграмме F-Δl отмечаются несколько характерных точек, в которых определяются значения растягивающих усилий F и соответствующие им абсолютные деформации Δl.

Далее для полученных значений точек диаграммы определяются соответствующие им нормальные напряжения σ, по формуле:

σi=Fi / A0

где:
Fi - значение растягивающей силы в характерной точке диаграммы;
A0 - площадь поперечного сечения рабочей части образца,

и относительные деформации ε:

εi=Δl / l0

где l0 - начальная длина рабочей части испытуемого образца.

Затем по полученным данным в системе координат σ-ε строится диаграмма напряжений (рис. 1)

Диаграмма напряжений

Рис. 1 Условная и истинная диаграмма напряжений для малоуглеродистой стали

По этой диаграмме определяются следующие механические характеристики материала:

σпц - предел пропорциональности
Определяется как крайняя верхняя точка начального прямолинейного участка диаграммы.

σпц = Fпц / A0

σт - предел текучести
Точка после которой линия диаграммы некоторое время движется параллельно оси деформаций ε.

Практически горизонтальный участок диаграммы, следующий за пределом текучести называется площадкой текучести.

σт = Fт / A0

σпч - предел прочности (σв - временное сопротивление)
Высшая точка условной диаграммы;

σпч = Fmax / A0

σр - напряжение в момент разрыва образца (σру - условное и σри - истинное).

Конечная точка диаграммы, при которой происходит разрыв образца.

  • условное напряжение в момент разрыва
    σру = Fр / A0
  • истинное напряжение при разрыве
    σри = Fр / Aш

здесь Aш - площадь поперечного сечения в области "шейки" образца.

При более тонких испытаниях по данной диаграмме можно определить предел упругости стали.

На рисунке 1 штриховой линией показан фрагмент истинной диаграммы напряжений. Возрастание напряжений после прохождения предела прочности объясняется тем, что в этот момент в рабочей части образца образуется локальное утоньшение ("шейка") уменьшающая его площадь поперечного сечения A, что в свою очередь приводит к увеличению напряжений при уменьшающейся величине растягивающей силы.

Кроме того, по диаграмме напряжений можно приближенно определить величину модуля упругости I рода материала образца:

E=σ/ε=tgα

он определяется как отношение напряжений и относительных деформаций, для любой точки диаграммы расположенной от ее начала до предела пропорциональности, либо как тангенс угла наклона начального участка диаграммы к оси ε.

Упругие и остаточные деформации >
Примеры решения задач >