деформация образца без увеличения нагрузки называется

Как называется напряжение, при котором деформации растут без увеличения нагрузки?

1. Предел текучести.

Какой формулировкой определяется предел текучести материала?

1. Напряжение, при котором деформации растут без увеличения нагрузки

74.) Какую механическую характеристику материала определяет формулировка: «Напряжение, которое соответствует наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению испытуемого образца»?

1. Предел прочности.

Какой формулировкой определяется предел прочности материала?

1. Напряжение, которое соответствует наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению.

Как называется напряжение, при достижении которого на поверхности образца из малоуглеродистой стали, испытываемого на растяжение, появляются линии Людерса – Чернова?

1. Предел текучести.

77.) Как называется напряжение, при достижении которого на образце из малоуглеродистой стали, испытываемом на растяжение, появляются местное сужение (шейка)?

1. Предел прочности

1. .

79.) Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует пределу пропорциональности ?

80.) Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует пределу упругости ?

81.) Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует пределу текучести ?

82.) Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует пределу прочности ?

Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует появлению на поверхности образца линий Людерса – Чернова?

Какая точка на условной диаграмме растяжения образца из малоуглеродистой стали соответствует появлению на образце местного сужения (шейки)?

По какой характеристике определяется допускаемое напряжение для пластичных материалов при постоянных напряжениях?

1. Предел текучести.

По какой характеристике определяется допускаемое напряжение для хрупких материалов при постоянных напряжениях?

1. Предел прочности.

По какой зависимости определяются допускаемые напряжения для пластичных материалов при постоянных напряжениях?

1. .

По какой зависимости определяются допускаемые напряжения для хрупких материалов при постоянных напряжениях?

1. .

89.) Определите общий нормативный коэффициент запаса прочности , если коэффициент, учитывающий неточность определения нагрузок , коэффициент, учитывающий неточность определения свойств материала , коэффициент, учитывающий степень ответственности конструкции .

90.) Формула максимальных касательных напряжений при плоском напряженном состоянии.

1. .

91.) Что определяет зависимость ?

1. Максимальные касательные напряжения при плоском напряженном состоянии.

Укажите формулу экстремальных нормальных напряжений при плоском напряженном состоянии.

1. .

93.) Что определяет зависимость ?

1. Экстремальные нормальные напряжения при плоском напряженном состоянии.

Зависимость, определяющая положение главных площадок при плоском напряженном состоянии.

1. .

95.) Что определяет зависимость ?

1. Положение главных площадок при плоском напряженном состоянии.

Формула экстремальных касательных напряжений при плоском напряженном состоянии.

1. .

97.) Что определяет зависимость ?

1. Экстремальные касательные напряжения при плоском напряженном состоянии.

98.) Укажите принятое в сопротивлении материалов соотношение между главными напряжениями , и при объемном напряженном состоянии.

1. .

Каковы касательные напряжения на главных площадках?

1. .

Укажите обобщенный закон Гука для объемного напряженного состояния.

1. .

По какой формуле определяется (приближенно) изменение объема деформированного твердого тела?

1. .

Формула относительного изменения объема деформированного твердого тела.

1. .

Укажите формулу изменения длины стержня вследствие температурных деформаций.

1. .

Источник

Деформация: виды деформации, пределы упругости и прочности

Частицы, из которых состоят твердые тела (как аморфные, так и кристаллические) постоянно совершают тепловые колебания около положений равновесия. В таких положениях энергия их взаимодействия минимальная. Если расстояние между частицами уменьшается, начинают действовать силы отталкивания, а если увеличиваться – то силы притяжения. Именно этими двумя силами обусловлены все механические свойства, которыми обладают твердые тела.

Если твердое тело изменяется под воздействием внешних сил, то частицы, из которых оно состоит, меняют свое внутреннее положение. Такое изменение называется деформацией.

Виды деформации

Различают деформации нескольких видов. На изображении показаны некоторые из них.

Если мы разделим величину абсолютного удлинения на первоначальную длину твердого тела, мы получим величину его относительного удлинения (относительной деформации).

Обозначим этот показатель ε и запишем следующую формулу:

Относительная деформация тела растет при его растяжении и соответственно уменьшается при сжатии.

Если учесть, в каком именно направлении внешняя сила действует на тело, то мы можем записать, что F будет больше нуля при растяжении и меньше нуля при сжатии.

Механическое напряжение

Механическое напряжение твердого тела σ – это показатель, равный отношению модуля внешней силы к площади сечения твердого тела.

Величину механического напряжения принято выражать в паскалях ( П а ) и измерять в единицах давления.

Деформация, исчезающая при снятии напряжения, называется упругой.

На данном участке будет выполняться закон Гука:

Предел упругости

Предел упругости – максимальное напряжение, после снятия которого тело восстановит свою форму и размер.

После перехода этого предела восстановления первоначальных параметров тела уже не происходит. Когда мы снимаем напряжение, у тела остается так называемая остаточная (пластическая) деформация.

Предел прочности

Предел прочности – максимальное напряжение, которое способно выдержать твердое тело, не разрушаясь.

В точке e материал разрушается.

Если диаграмма напряжения материала имеет вид, соответствующий тому, что показан на графике, то такой материал называется пластичным. У них обычно деформация, при которой происходит разрушение, заметно больше области упругих деформаций. К пластичным материалам относится большинство металлов.

Если материал разрушается при деформации, которая превосходит область упругих деформаций незначительно, то он называется хрупким. Такими материалами считаются чугун, фарфор, стекло и др.

От значения модуля всестороннего сжатия зависит скорость, с которой звук распространяется в данном веществе.

Источник

Деформация изгиба — определение, формула, примеры

Не вдаваясь в теоретические основы физики процессом деформации твердого тела можно назвать изменение его формы под действием внешней нагрузки. Любой твердый материал имеет кристаллическую структуру с определенным расположением атомов и частиц, в ходе приложения нагрузки происходит смещение отдельных элементов или целых слоев относительно, другими словами возникают дефекты материалов.

Деформация твёрдого тела: её виды, измерение

Подробности Молекулярно-кинетическая теория Опубликовано 17.11.2014 18:20 10272

Под воздействием внешних сил твёрдые тела меняют свою форму и объем, т.е. деформируются.

В результате действия приложенных к телу сил частицы, из которых оно состоит, перемещаются. Изменяются расстояния между атомами, их взаимное расположение. Это явление называют деформацией.

Если после прекращения действия силы тело возвращает свою первоначальную форму и объём, то такая деформация называется упругой, или обратимой. В этом случае атомы снова занимают положение, в котором они находились до того, как на тело начала действовать сила.

Если мы сожмём резиновый мячик, он изменит форму. Но тут же восстановит её, как только мы его отпустим. Это пример упругой деформации.

Если же в результате действия силы атомы смещаются от положений равновесия на такие расстояния, что межатомные связи на них уже не действуют, они не могут вернуться в первоначальное состояние и занимают новые положения равновесия. В этом случае в физическом теле происходят необратимые изменения.

Сдавим кусочек пластилина. Свою первоначальную форму он не сможет вернуть, когда мы прекратим воздействовать на него. Он деформировался необратимо. Такую деформацию называют пластичной, или необратимой.

Необратимые деформации могут также происходить постепенно с течением времени, если на тело воздействует постоянная нагрузка, или под влиянием различных факторов в нём возникает механическое напряжение. Такие деформации называются деформациями ползучести.

Например, когда детали и узлы каких-то агрегатов во время работы испытывают серьёзные механические нагрузки, а также подвергаются значительному нагреву, в них со временем наблюдается деформация ползучести.

Под воздействием одной и той же силы тело может испытывать упругую деформацию, если сила приложена к нему на короткое время. Но если эта же сила будет воздействовать на это же тело длительно, то деформация может стать необратимой.

Величина механического напряжения, при которой деформация тела всё ещё будет упругой, а само тело восстановит свою форму после снятия нагрузки, называется пределом упругости. При значениях выше этого предела тело начнёт разрушаться. Но разрушить твёрдое тело не так-то просто. Оно сопротивляется. И это его свойство называется прочностью.

Когда два автомобиля, соединённые буксировочным тросом, начинают движение, трос подвергается деформации. Он натягивается, а его длина увеличивается. А когда они останавливаются, натяжение ослабевает, и длина троса восстанавливается. Но если трос недостаточно прочный, он просто разорвётся.

Определение деформации

Деформация появляется в том случае, если разные части тела совершают разные перемещения. Так, например, если резиновый шнур тянуть за концы, то разные его части сместятся относительно друг друга, и шнур окажется деформированным (растянется, удлинится). При деформации изменяются расстояния между атомами или молекулами тел, поэтому появляются силы упругости.

Виды деформации твердых тел

Деформация растяжения

Деформация растяжения — вид деформации, при которой нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела. Проще всего растяжение рассмотреть на буксировочном тросе для автомобилей. Трос имеет две точки крепления к буксиру и буксируемому объекту, по мере начала движения трос выпрямляется и начинает тянуть буксируемый объект. В натянутом состоянии трос подвергается деформации растяжения, если нагрузка меньше предельных значений, которые может он выдержать, то после снятия нагрузки трос восстановит свою форму.

Схема растяжения образца

Посмотрите прибор измеряющий деформацию растяжения →

Деформация растяжения является одним из основных лабораторных исследований физических свойств материалов. В ходе приложения растягивающих напряжений определяются величины, при которых материал способен:

Данные испытания являются главными для всех тросов и веревок, которые используются для строповки, крепления грузов, альпинизма. Растяжение имеет значение также при строительстве сложных подвесных систем со свободными рабочими элементами.

Деформация сжатия

Деформация сжатия — вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу. Сдавливание объекта с двух сторон приводит к уменьшению его длины и одновременному упрочнению, приложение больших нагрузок образовывает в теле материала утолщения типа «бочка».

Схема сжатия образца

В качестве примера можно привести тот же прибор что и в деформации растяжения немного выше.

Деформация сжатия широко используется в металлургических процессах ковки металла, в ходе процесса металл получает повышенную прочность и заваривает дефекты структуры. Сжатие также важно при строительстве зданий, все элементы конструкции фундамента, свай и стен испытывают давящие нагрузки. Правильный расчет несущих конструкций здания позволяет сократить расход материалов без потери прочности.

Деформация сдвига

Деформация сдвига — вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. На предельные нагрузки сдвига испытываются все крепежные элементы — болты, шурупы, гвозди. Простейший пример деформации сдвига – расшатанный стул, где за основание можно принять пол, а за плоскость приложения нагрузки – сидение.

Схема сдвига образца

Посмотрите прибор измеряющий деформацию сдвига →

Деформация изгиба

Деформация изгиба — вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела. Деформации изгиба испытывают все тела подвешенные на одной или нескольких опорах. Каждый материал способен воспринимать определенный уровень нагрузки, твердые тела в большинстве случаев способны выдерживать не только свой вес, но и заданную нагрузку. В зависимости от способа приложения нагрузки при изгибе различают чистый и косой изгиб.

Схема изгиба образца

Посмотрите прибор измеряющий деформацию изгиба →

Значение деформации изгиба важно для проектирования упругих тел, таких, как мост с опорами, гимнастический брус, турник, ось автомобиля и другие.

Деформация кручения

Деформация кручения – вид деформации, при котором к телу приложен крутящий момент, вызванный парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости оси тела. На кручение работают валы машин, шнеки буровых установок и пружины.

Схема кручения образца

Посмотрите прибор измеряющий деформацию кручения →

Пластическая и упругая деформация

В процессе деформации важное значение имеет величина межатомных связей, приложение нагрузки достаточной для их разыва приводит к необратимым последствиям (необратимая или пластическая деформация). Если нагрузка не превысила допустимых значений, то тело может вернуться в исходное состояние (упругая деформация). Простейший пример поведения предметов, подверженных пластической и упругой деформацией, можно проследить на падении с высоты резинового мяча и куска пластилина. Резиновый мяч обладает упругостью, поэтому при падении он сожмется, а после превращения энергии движения в тепловую и потенциальную, снова примет первоначальную форму. Пластилин обладает большой пластичностью, поэтому при ударе о поверхность оно необратимо утратит свою первоначальную форму.

За счет наличия деформационных способностей все известные материалы обладают набором полезных свойств – пластичностью, хрупкостью, упругостью, прочностью и другими. Исследование этих свойств достаточно важная задача, позволяющая выбрать или изготовить необходимый материал. Кроме того, само по себе наличие деформации и его детектирование часто бывает необходимо для задач приборостроения, для этого применяются специальные датчики называемые экстензометрами или по другому тензометрами.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Закон Гука

Английским ученым Р. Гуком эмпирически было установлено, что для небольших деформаций относительное удлинение () прямо пропорционально напряжению ():

где E – модуль Юнга; – сила, которая действует на единичную площадь поперечного сечения проводника. Иначе закон Гука записывают как:

где k – коэффициент упругости. Для силы упругости, возникающей в стержне закон Гука имеет вид:

Линейная зависимость между и выполняется в узких пределах, при небольших нагрузках. При увеличении нагрузки зависимость становится нелинейной, а далее упругая деформация переходит в пластическую деформацию.

Источник

Механические характеристики материала

Все материалы под нагрузкой деформируются, т. е. меняют форму и размеры. Характер деформации можно проследить при испытании материалов на растяжение или сжатие.

Перед испытанием на растяжение цилиндрический образец закрепляется в захватах разрывной машины, растягивается и доводится до разрушения. При этом фиксируется зависимость между приложенным усилием и деформацией. Получают график, называемый диаграммой растяжения.

Примерный вид диаграммы для малоуглеродистых сталей, записанной машиной в процессе испытания, представлен на рисунке.

ОА – упругая стадия. На большей части своего протяжения участок прямолинеен. В этой части диаграмма выражает прямую пропорциональную зависимость между силой и деформацией, то есть зависимость, записываемую законом Р. Гука. Ордината точки A в масштабе диаграммы равна наибольшей нагрузке обозначаемой Р_пц, при которой выполняется закон Гука.

Предел пропорциональности− наибольшее напряжение σ_пц, превышение которого вызывает отклонение от закона Гука. Предел пропорциональности определяется по формуле:

где A₀ – начальная площадь поперечного сечения образца.

После прекращения нагрузки никаких остаточных деформации нет.

АВ – После перехода через предел пропорциональности деформации начинают интенсивно нарастать. В дальнейшем рост нагрузки замедляется и вскоре совсем прекращается.

ВС – площадка текучести. Деформации растут без дальнейшего увеличения нагрузки − материал образца «течет». На диаграмме при этом прочерчивается горизонтальная линия. Явление роста деформаций при постоянной нагрузке называется текучестью. Ординаты точек на этом участке устанавливают нагрузку Р_Т, с учетом которой вычисляется предел текучести σ_Т.

Предел текучести− напряжение, при котором происходит «течение» материала, то есть рост деформации при постоянной (примерно) нагрузке. Он определяется по формуле:

Для ряда высокоуглеродистых и легированных сталей, сплавов цветных металлов площадки текучести может и не быть. В этом случае за величину предела текучести условно принимают напряжение, при котором остаточное удлинение образца составляет 0,2%. Условный предел текучести обозначается σ₀₂.

СD – упрочнение. После окончания стадии текучести образец снова начинает сопротивляться деформациям.

На этом участке от конца участка «текучести» до максимума кривой в точке D наблюдается некоторое увеличение нагрузки на образец. Если повторно нагрузить образец исчезает участок текучести, образец приобретает способность воспринимать без остаточных деформаций большие нагрузки. Это явление в технике называется «наклепом» или упрочнением материала образца. Наклеп – это явление увеличения упругих свойств в результате предварительного пластического деформирования.

В точке D кривая имеет наибольшую ординату. Эта ордината в масштабе диаграммы равна максимальной нагрузке, обозначаемой Р_пч, при которой материал образца начинает претерпевать разрушение.

Предел прочностиили временное сопротивление − это напряжение, при котором происходит разрушение материала. Предел прочности σ_в(пч) находится как отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец при растяжении, к его начальной площади поперечного сечения, то есть:

Следует отметить, что предел пропорциональности, предел текучести и предел прочности являются условными характеристиками, так как соответствующие им нагрузки относятся к начальной площади А₀.

DЕ – разрушение. После достижения максимальной нагрузки в точке D наблюдается качественное изменение характера деформаций. Деформация образца начинает концентрироваться около какого-либо участка по длине образца, оказавшегося наиболее слабым. На образце образуется прогрессирующая «шейка».

Вследствие интенсивного уменьшения площади сечения «шейки» для дальнейшего растяжения образца нужна меньшая нагрузка. Поэтому на диаграмме наблюдается снижение нагрузки, продолжающееся до разрыва образца. В точке Е кривая диаграммы вследствие разрыва образца обрывается. Нагрузка, соответствующая моменту разрыва образца, называется разрушающей и обозначается Р_разр. Разделив нагрузку Р_разр на А_ш − площадь сечения в месте разрушения образца, получим величину истинного напряжения разрушения образца:

Истинное напряжение − это напряжение, при котором происходит разрыв образца.

Чтобы избежать влияния размеров образца принято строить диаграмму σ = f(ε). При этом рассчитываются величины, имеющие условный характер, усилия в каждой из точек делят на величину начальной площади поперечного сечения, хотя в каждый момент идет деформация, и площадь образца уменьшается. Такая диаграмма растяжения не зависит от абсолютных размеров образца.

σ_пц – предел пропорциональности– наибольшие напряжения, до которых справедлив закон Гука (для стали 200 МПа).

σ_упр – предел упругости– наибольшие напряжения, до которых материал не имеет остаточных деформаций (для стали 200 МПа).

σ_Т – предел текучести– напряжение, при которых происходит рост деформаций без увеличения нагрузки (для стали 240 МПа).

σ_B – предел прочности иливременное сопротивление– напряжение, которые может выдержать образец без разрушения (для стали 400 МПа).

Для оценки качества испытанной стали необходимо определить количество работы, затраченной на разрыв образца. Чем больше работы необходимо затратить на разрыв образца, тем больше энергии в состоянии поглотить материал, не разрушаясь, тем лучше он будет сопротивляться ударным нагрузкам, поглощая кинетическую энергию удара.

Работа, затраченная на разрушение образца, соответствует площади диаграммы растяжения О−A−B−C−D−E−F (с учетом масштаба сил и деформации). Чтобы получить величину, характеризующую сопротивление материалов образца разрыву, необходимо подсчитать удельную работу растяжения, т.е. есть количество работы, приходящейся на единицу объема:

где a – работа, затраченная на разрушение образца,

V₀ – начальный объем образца.

Практически величину работы a можно определить по формуле

где η – коэффициент полноты диаграммы, учитывающий отличие площади параллелограмма O−A₁−E₁−F от действительной площади диаграммы.

Коэффициент полноты диаграммы в зависимости от марки стали примерно равен η = 0,8 ÷ 0,9.

Для стали, кроме того, определяются показатели пластичности:

а) Остаточное относительное удлинение

б) Относительное остаточное поперечное сужение

L₀ – длина образца до испытания,

L₁ – длина образца после разрыва,

A₀ – площадь поперечного сечения образца до испытания,

A_ш – площадь поперечного сечения в месте разрыва образца,

Характеристики пластичности определяют способность материала к деформированию, чем выше значения δ и Ψ, тем материал пластичнее.

В зависимости от δ материалы делятся на пластичные δ > 5% (углеродная сталь, медь, алюминий) и хрупкие δ

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник