Что такое растяжение металла

Обновлено: 15.05.2024

Характеристики, определяемые при статических испытаниях на растяжение. Основные типы материалов

Статическое растяжение - одно из самых распространенных испытаний, целью которого является определение механических свойства материала.

При статическом испытании на растяжение определяются следующие характеристики материалов:

Характеристики упругости, к которым относится модуль Юнга или модуль упругости.
Характеристики прочности, к которым относятся истинное сопротивление разрыву, предел пропорциональности, временной сопротивление разрушению или предел прочности и предел текучести.
Характеристики пластичности, к которым относятся относительное остаточное удлинение и относительное остаточное сужение.
Прочие характеристики, к которым относятся модуль упрочнения и коэффициент механической анизотропии.

Модуль Юнга – это величина, которая характеризует способность материала сопротивляется сжатию, растяжению при упругой деформации.

Материалы делятся на пластичные и хрупкие. Главное отличие между ними заключается в том, что процесс механического испытания пластичных материалов сопровождается образованием пластических деформаций. а при испытании хрупких материалов образования пластических деформаций не происходит вплоть до их разрушения. В качестве признака для классификации материалов используется относительное остаточное удлинение, которое вычисляется в процентах и представляет собой разность между начальной длиной испытуемого образца и конечной. Согласно данному признаку различают следующие материалы:

Пластичные, для которых относительное остаточное удлинение составляет минимум 10 %.
Малопластичные, для которых относительное остаточное удлинение составляет от 5 до 10 %.
Хрупкие, для которых относительное остаточное удлинение составляет максимум 5 %.

Готовые работы на аналогичную тему

Испытание на статическое растяжение металлов

Испытание металла на растяжение заключается в растяжении образца и построении графика зависимости его удлинения от приложенной нагрузки и последующем перестроении этой диаграммы в диаграмму условных напряжений. Пример схем образцов и диаграммы растяжения изображены на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схемы образцов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Диаграмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На представленной выше диаграмме участок ОА является участком пропорциональности между нагрузкой и удлинением, на нем сохраняется закон Гука, открытый в 1670 году Робертом Гуком.

Участок ОВ является участком упругой деформации. Если к образцу приложить нагрузку, которая не превышает упругую, а потом разгрузить, то при разгрузке деформации испытуемого образца будут становиться меньше по закону аналогичному, при котором они увеличивались во время нагружения.

Выше точки В диаграмма отходит от прямой, то есть деформация начинает возрастать быстрее, чем нагрузка, поэтому диаграмма имеет криволинейный вид. При значении нагрузки в точке С диаграмма переходит в горизонтальный участок. На данной стадии образец получает существенное остаточное удлинение, но при этом практически отсутствует увеличение нагрузки. Это объясняется тем, что материал деформируется при постоянной нагрузке. Данное свойство называется текучестью.

В некоторых случаях площадка текучести имеет волнообразный характер. В большинстве случаев это касается пластичных материалов, объясняется такое явление тем, что сначала образуется местное утонение сечения, а потом оно переходит на соседний объем образца. Данный процесс развивается до тех пор, пока из-за распространения волны не появится общее равномерное удлинение, которое отвечает площадке текучести. Если имеется зуб текучести, то необходимо ввести понятие верхнего и нижнего предела текучести при определении механических свойств металла.

Когда появляется площадка текучести, у материала опять появляется способность сопротивляться растяжению, и диаграмма поднимается вверх. В точке D нагрузка достигает максимального значения, а на образце появляется шейка - местное сужение. Уменьшение площади местного сужения является причиной уменьшения нагрузки и когда она достигает значения, которое соответствует значению в точке К, происходит разрыв испытуемого образца.

Нагрузка, которая прилагается к металлическому образцу зависит от его геометрии. Чем больше площадь сечения, тем выше необходима нагрузка для растяжения образца. Из-за итого машинная диаграмма не предоставляет качественной оценки механических свойств металла. Для того, чтобы исключить влияние на конечный результат испытаний геометрии образца, машинная диаграмма должна быть перестроена в координатах условных напряжений, при помощи деления ординат нагрузки на первоначальную площадь образца и абсцисс удлинения на первоначальную длину образца. Полученная диаграмма называется диаграммой условных напряжений и используется для определения таких механических характеристик металла, как предел упругости, предел пропорциональности, предел прочности, предел упругости.

Растяжение

Расширение поверхности металлического листа во всех направлениях. Деформация изначально ограничена площадью форм-блока. Пределом растяжения является начало разрушения металла.

(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО "Профессионал", НПО "Мир и семья"; Санкт-Петербург, 2003 г.)

Смотреть что такое "Растяжение" в других словарях:

РАСТЯЖЕНИЕ — (сжатие), простейшая деформация, возникающая в призматич. брусе, когда к его концу (торцу) приложена система сил, приводящая к силе F, направленной вдоль оси бруса. При Р. поперечные сечения остаются плоскими, а норм. напряжения а в поперечном… … Физическая энциклопедия

РАСТЯЖЕНИЕ — РАСТЯЖЕНИЕ, растяжения, ср. 1. только ед. Действие по гл. растянуть в 1, 2 и 3 знач. растягивать. 2. Удлинение соединительной ткани вследствие сильного напряжения, толчка. Растяжение связок. Серьезное растяжение сухожилий. Толковый словарь… … Толковый словарь Ушакова

Растяжение — Растяжение: Растяжение связок вид травмы. Растяжение сжатие тип деформации. Список значений слова или словосочетания со ссылками на соо … Википедия

РАСТЯЖЕНИЕ — повреждение мягких тканей (связок, мышц, сухожилий, нервов). Чаще всего наблюдается растяжение связок в области наружной лодыжки (щиколотки) при подвёртывании стопы. Признаком растяжения является резкая боль и припухлость вокруг лодыжки. Прежде… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства

растяжение — натяжение, удлинение, расширение; дисторсия, растяжка, эктазия, ателектаз, разложение, растягивание, дилатация, апоневроз, повреждение. Ant. сужение, сжатие, сокращение Словарь русских синонимов. растяжение сущ., кол во синонимов: 14 • апоневроз … Словарь синонимов

Растяжение — долгий слог, содержащий в себе не две моры, как обычно ( = ⌣ ⌣), а три (⌣ ⌣⌣). Знак | обозначает в ритмике такой долгий трехмерный слог. В нотной транскрипции предложено обозначать долгий трехморный слог одной четвертью с точкой (♪.) если краткий … Литературная энциклопедия

РАСТЯЖЕНИЕ — РАСТЯЖЕНИЕ, я, ср. 1. см. растянуть. 2. Вызванное сильным напряжением, ударом повреждение мышц, связок, нервов без нарушения целостности ткани. Р. связок. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

РАСТЯЖЕНИЕ — деформация, возникающая в деталях машин и сооружений под действием сил, направленных по продольной оси стержня. Аналогична Р. деформация сжатия, но имеет обратный знак. При Р. происходит увеличение первоначальной длины растягиваемого стержня, а… … Морской словарь

Растяжение — РАСТЯЖЕНИЕ долгий слог, содержащий в себе не две моры, как обычно ( = ⌣ ⌣), а три (⌣ ⌣⌣). Знак | обозначает в ритмике такой долгий трехмерный слог. В нотной транскрипции предложено обозначать долгий трехморный слог одной четвертью с точкой (♪ … Словарь литературных терминов

растяжение — Вид деформации стержня или его части под действием продольных растягивающих сил, характеризующийся изменением длины стержня [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные конструкции EN… … Справочник технического переводчика

Растяжение — – вид деформаций, увеличение длины тела призматической формы, вызванное силой, направленной вдоль его продольной оси. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы. 2009. – 112 с.] Рубрика термина: Испытания… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

дисторсия (от лат. distortio — искривление, скручивание), повреждение мягких тканей (мышц, связок, сухожилий, нервов) под влиянием силы, растягивающей их, но не нарушающей анатомической целостности ткани. Р. возникает при резких движениях, превышающих нормальный объём подвижности в суставе (например, при подворачивании фиксированной стопы, метании снаряда у спортсменов и т.п.). Чаще других происходит Р. связок голеностопного и коленного суставов. В основе Р. лежит не удлинение связки, т.к. это — ткань с очень малым запасом эластичности, а надрывы отдельных её волокон с развитием кровоизлияния в толще тканей. Степень Р. бывает различной — от лёгкой болезненности в течение 1—2 сут до тяжёлого Р., граничащего с разрывом связки, когда отёк, кровоизлияние и болезненность могут продолжаться 2—3 недели. Движения в суставе при Р. ограничены. Р. нервных стволов (иногда возникает при вывихах в суставах) временно нарушает проводимость по нерву с выпадением двигательных и чувствительных функций. При всех видах и степенях Р. проводится рентгенография для исключения перелома кости. Лечение: при лёгких Р. применяют тугое бинтование, покой в течение 1—3 сут; в тяжёлых случаях — гипсовая лонгета для обездвижения сустава на 3 недели, затем — физиотерапия и лечебная гимнастика.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение металла заключаются в растяжении образца с построением графика зависимости удлинения образца (Δl) от прилагаемой нагрузки (P), с последующим перестроением этой диаграммы в диаграмму условных напряжений (σ - ε)

Испытания на растяжение проводятся по ГОСТ 1497, по этому же ГОСТу определяются и образцы на которых проводятся испытания.

Как уже говорилось выше, при испытаниях строится диаграмма растяжения металла. На ней есть несколько характерных участков:

Участок ОА - участок пропорциональности между нагрузкой Р и удлинением ∆l. Это участок, на котором сохраняется закон Гука. Данная пропорциональность была открыта Робертом Гуком в 1670 г. и в дальнейшем получила название закона Гука.
Участок ОВ - участок упругой деформации. Т.е., если к образцу приложить нагрузку, не превышающую Ру, а потом разгрузить, то при разгрузке деформации образца будут уменьшаться по тому же закону, по которому они увеличивались при нагружении

Выше точки В диаграмма растяжения отходит от прямой - деформация начинает расти быстрее нагрузки, и диаграмма принимает криволинейный вид. При нагрузке, соответствующей Рт (точка С ), диаграмма переходит в горизонтальный участок. В этой стадии образец получает значительное остаточное удлинение практически без увеличения нагрузки. Получение такого участка на диаграмме растяжения объясняется свойством материала деформироваться при постоянной нагрузке. Это свойство называется текучестью материала, а участок диаграммы растяжения, параллельный оси абсцисс, называется площадкой текучести.
Иногда площадка текучести носит волнообразный характер. Это чаще касается растяжения пластичных материалов и объясняется тем, что вначале образуется местное утонение сечения, затем это утонение переходит на соседний объем материала и этот процесс развивается до тех пор, пока в результате распространения такой волны не возникает общее равномерное удлинение, отвечающее площадке текучести. Когда имеется зуб текучести, при определении механических свойств материала, вводят понятия о верхнем и нижнем пределах текучести.

После появления площадки текучести, материал снова приобретает способность сопротивляться растяжению и диаграмма поднимается вверх. В точке D усилие достигает максимального значения Pmax. При достижении усилия Pmax на образце появляется резкое местное сужение - шейка. Уменьшение площади сечения шейки вызывает падение нагрузки и в момент, соответствующий точке K диаграммы, происходит разрыв образца.

Прилагаемая нагрузка для растяжения образца зависит от геометрии этого образца. Чем больше площадь сечения, тем более высокая нагрузка необходима для растяжения образца. По этой причине, получаемая машинная диаграмма не дает качественной оценки механических свойств материала. Чтобы исключить влияние геометрии образца, машинную диаграмму перестраивают в координатах σ − ε путем деления ординат P на первоначальную площадь сечения образца A0 и абсцисс ∆l на lо. Перестроенная таким образом диаграмма называется диаграммой условных напряжений. Уже по этой, новой диаграмме, определяют механические характеристики материала.

Определяются следующие механические характеристики:

Предел пропорциональности σпц – наибольшее напряжение, после которого нарушается справедливость закона Гука σ = Еε , где Е – модуль продольной упругости, или модуль упругости первого рода. При этом Е =σ/ε = tgα , т. е. модуль E это тангенс угла наклона прямолинейной части диаграммы к оси абсцисс

Предел упругости σу — условное напряжение, соответствующее появлению остаточных деформаций определенной заданной величины (0,05; 0,001; 0,003; 0,005%); допуск на остаточную деформацию указывается в индексе при σу

Предел текучести σт – напряжение, при котором происходит увеличение деформации без заметного увеличения растягивающей нагрузки

Также выделяют условный предел текучести — это условное напряжение, при котором остаточная деформация достигает определенной величины (обычно 0,2% от рабочей длины образца; тогда условный предел текучести обозначают как σ0,2). Величину σ0,2 определяют, как правило, для материалов, у которых на диаграмме отсутствует площадка или зуб текучести

Предел прочности (временное сопротивление разрыву) σв – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Pmax , предшествующей разрыву образца

Кроме характеристик прочности материала, при испытании на растяжение определяют также характеристики пластичности - относительное удлинение δ и относительное сужение ψ

где lо – первоначальная расчетная длина образца, а lк – конечная расчетная длина образца

Читайте также: