Диаграмма растяжения. Упругость и прочность материала

Диаграмма растяжения – график зависимости механического напряжения s в образце от его относительной деформации ε (s(ε)).

Диаграмма растяжения для типичного пластичного материала представлена на рисунке 1. На участке ОА зависимость междуs и ε – линейная, что соответствует закону Гука: . При этом тангенс угла наклона этого участка определяет модуль упругости, т.е. tg a = Е.

Линейная зависимость междуs и ε выполняется только до определенного значения напряжения sпроп, которое называют пределом пропорциональности (точка А на диаграмме растяжения).

На участке ОАВ деформация является упругой, но зависимость между s и ε на участке АВ становится нелинейной, поэтому точке В на диаграмме растяжения соответствует предел упругости sупр. Для большинства материалов значения sпроп и sупр близки друг к другу и часто их считают совпадающими.

Упругость – способность тела восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил. Количественно упругость характеризуется значением предела упругостиsупр.

Рис. 1 Диаграмма растяжения пластичного материала

 

При s >sупрпоявляются значительные остаточные деформации, т.е.деформация тела становится пластичной. На участке СК относительное удлинение ε образца растет без заметного увеличения механического напряжения, материал как бы «течет», поэтому участок СК называют площадкой текучести или областью пластических деформаций, а напряжение sт – пределом текучести(точка С на диаграмме растяжения).

Следует подчеркнуть, что пластическое течение материала возникает только в том случае, когда действующие внешние силы становятся равны или больше некоторого значения, соответствующего пределу текучести. Это отличает пластическое течение материала от течения вязкой жидкости, которое происходит под действием любых сил, как бы малы они не были.

На участке КД (рис.1) образец опять оказывает сопротивление деформации (т.е. s увеличивается с увеличением ε). Точке Д соответствует предел прочности sпр – значение механического напряжения в образце, после которого он начинает необратимо разрушаться, так что на участке ДЕ относительная деформация растет даже при снижении механического напряжения.

Прочность – важнейшее свойство деформируемого тела, которое определяет его способность сопротивляться разрушению при действии внешних сил. Для характеристики прочности тела используют определенный выше предел прочности материала sпр.