Пропустить

Понять кривую растягивающего напряжения в одной статье

Свойства материала с точки зрения деформации и повреждения под действием растягивающих усилий можно измерить по кривой растяжения, которая является одной из самых фундаментальных и важных концепций в механике материалов, и я пришел со мной, чтобы понять ее.

растягивающее напряжение-деформация

Горизонтальная координата кривой - это деформация, а вертикальная координата - это напряжение. Форма кривой отражает различные деформационные процессы, происходящие в материале под действием внешних сил.

★ Что такое Tсилсил SпрядьSпоезд?

Все мы знаем, что тремя элементами силы являются величина, направление и точка действия. Однако точка действия не имеет размеров, она просто отображает расположение силы. Материал объекта имеет размеры, и когда нам нужно изучить силы в различных точках внутри объекта, нам нужно ввести понятие напряжения, выраженное как σ.

Формула растягивающего напряжения: σ = dF / dA, которое представляет напряжение на единицу площади внутри материала. С точки зрения непрофессионала, растягивающее напряжение - это сопротивление на единицу площади внутри объекта, когда объект подвергается внешнему воздействию, с чувством общей защиты от внешних врагов.

стресс

Как показано выше, объект подвергается растягивающей силе, затем, чтобы уравновесить эту силу, материал на единицу площади внутри объекта подвергается части силы. Когда плоскость внутри объекта перпендикулярна направлению силы, а материал однороден, применяется среднее растягивающее напряжение. Под действием этого растягивающего напряжения деформация, отражающая объект, называется деформацией.

★ Четыре этапа кривой напряжения-деформации

Как показано на диаграмме ниже: кривая напряжения-деформации обычно делится на четыре стадии: упругая область, область течения, деформационное упрочнение и трещина с образованием шейки.

четырехступенчатая кривая растяжения-деформации

1 эластичный область

Характеристики: Когда напряжение ниже σe, напряжение пропорционально деформации образца, напряжение снимается и деформация исчезает, т.е. образец находится в фазе упругой деформации. После того, как нагрузка превышает значение, соответствующее точке «а», кривая растяжения начинает отклоняться от прямой линии.

растягивающее напряжение-деформация

Важное понятие: σe - предел упругости материала и представляет собой максимальное напряжение, при котором материал остается упруго деформированным. В упругой фазе есть специальный линейный сегмент «оа», в котором существует линейная зависимость между σ и ε. Это называется пропорциональной фазой, также известной как линейная упругая фаза. Удовлетворение закону Гука.

σ = E * ε

E называется модулем упругости материала, обычно для стали E = 200 ГПа.
Пропорциональный предел σp - это максимальное значение напряжения, которое подчиняется закону Гука между напряжением и деформацией.

Ноты:
σ и ε подчиняются закону Гука только тогда, когда напряжение F / A <σp.
При σp <σ <σe закон Гука больше не выполняется в сечении ab, но это все еще упругая деформация.
Поскольку разница между σp и σe незначительна, в инженерии различий не делается.

2 Область потока

Характеристики: Когда напряжение превышает σe до определенного значения, линейная зависимость между напряжением и деформацией нарушается, и деформация значительно увеличивается, в то время как напряжение сначала уменьшается, а затем колеблется в мгновение ока, при этом небольшие сегменты пилообразной линии появляются рядом с горизонтальной линией на кривой. В ненагруженном состоянии деформация образца восстанавливается только частично, сохраняя при этом часть остаточной деформации, то есть пластической деформации. Это свидетельствует о переходе деформации материала в фазу упругопластической деформации.

растягивающее напряжение-деформация

Важное понятие: σs называется пределом текучести или пределом текучести материала и является важным показателем пластичности. Для материалов без значительной текучести в инженерии значение напряжения, которое вызывает остаточную деформацию 0.2%, определяется как предел текучести.

При испытании на растяжение, если образец податился, то есть сечение «bc» на диаграмме выше, образец продолжает удлиняться, даже если нагрузка больше не увеличивается, и, таким образом, на кривой растяжения появляется горизонтальный интервал, явление, известное как текучесть или текучесть. Явление текучести вызвано проскальзыванием кристаллов в металле. Для материалов без пластической деформации в технических нормах указано, что напряжение, соответствующее 0.2% пластической деформации, используется в качестве предела текучести, записанного как σ0.2.

3 Деформационное упрочнение

Характеристики: Когда напряжение превышает σs, образец подвергается значительной и равномерной пластической деформации, если напряжение на образце увеличивается, значение напряжения должно быть увеличено. Это явление увеличения сопротивления пластической деформации по мере увеличения пластической деформации известно как наклеп или деформационное упрочнение.

растягивающее напряжение-деформация

Важное понятие: Фаза равномерного деформирования образца заканчивается, когда напряжение достигает σb. Это максимальное напряжение σb называется пределом прочности или пределом прочности материала на растяжение, что указывает на сопротивление материала максимальной однородной пластической деформации, то есть максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения при растяжении.

4 Перелом шейки

Характеристики: После достижения значения напряжения σb образец начинает неравномерно деформироваться и образовывать усадочную шейку, напряжение падает, и, наконец, образец разрушается, когда напряжение достигает σf.

растягивающее напряжение-деформация

Важное понятие: σf - это предел прочности материала на излом, который представляет собой предельное сопротивление материала пластичности. В целом показателями пластических свойств материала являются удлинение и уменьшение площади.

Относительное удлинение: δ = (L1-L) / L * 100%
Уменьшение площади: ψ = (A-A1) / A * 100%

L1: длина образца после снятия
L: исходная длина образца
A1: минимальная площадь поперечного сечения образца на изломе
A: исходная площадь поперечного сечения
Чем больше значение δ и ψ, тем лучше пластичность.

★ Кривые растяжения-деформации для материалов с различными свойствами

В технике материалы с удлинением ≥5% после разрыва обычно называют пластическими материалами, а материалы с удлинением <5% после разрыва называют хрупкими материалами. Как правило, можно видеть, что пластмассовые материалы имеют отчетливую фазу текучести, в то время как разрушение при растяжении образует шейку. Напротив, хрупкие материалы не видят явной фазы текучести во время растяжения, и при растяжении трещин не происходит образования шейки.

кривая напряжения-деформации

Пластиковый материал: очень маленькая эластичная область.
Пластичный материал: после упругой области есть странный участок, на котором происходит «сужение» - в этой пластической области происходит постоянная деформация.
Прочный, не пластичный материал: стальная проволока очень мало растягивается и внезапно ломается.
Хрупкий материал: этот материал также прочен, потому что при высоких напряжениях мало деформации. Разрушение хрупкого материала происходит внезапно с небольшой пластической деформацией или без нее. Стекло - это хрупкое напряжение.

Сравнение механических свойств пластичных и хрупких материалов.

Пластмасса Хрупкий материал
Относительное удлинение: δ≥5% Относительное удлинение: δ 5%
Большая пластическая деформация перед разрушением Очень небольшая деформация перед разрушением
Характеристики сжатия и растяжения аналогичны Производительность на сжатие намного выше, чем на растяжение
Подходит для ковки и холодной обработки Подходит для элементов фундамента или оболочки
Примечание: пластичность и хрупкость материала могут быть изменены в результате изменения методов производства и условий процесса.

 

Вот и все, что касается кривой растяжения-напряжения, если вы хотите знать, как выполнять испытание на разрыв, смотрите здесь.

Этот пункт 0 Комментарии к сообщению

Оставьте комментарий

Вверх