Характеристики міцності матеріалу

Абсолютна діаграма розтягування сталевого зразка, викреслена самописцем випробної машини, характеризує не тільки властивості матеріалу, але й залежить від розмірів зразка. Щоб охарактеризувати тільки властивості матеріалу, необхідно від абсолютних координат перейти до відносних :де - нормальне напруження; - відносне подовження – деформація; F ₀ – початкова площа поперечного перерізу зразка; l ₀ – початкова довжина робочої частини зразка.

Оскільки F ₀ і l ₀ для кожного випробуваного зразка – величини сталі, то діаграмою умовних напружень називається машинна діаграма, ординати якої поділені на F ₀, а абсциси – на l ₀.

Така діаграма називається умовною, тому що в процесі деформування площа поперечного перерізу зразка зменшується, а довжина розрахункової частини збільшується.

Умовна діаграма напружень (рис. 2.4) за зовнішнім виглядом не відрізняється від машинної діаграми і має всі точки й ділянки, що описані раніше.

Рис. 2.4. Умовна діаграма розтягування стального зразка

Оскільки здатність матеріалів до опору зовнішнім навантаженням називається міцністю, то й ординати характерних точок умовної діаграми напружень називаються характеристиками міцності матеріалу. Характеристики міцності для пластичної сталі такі:

· границя пропорційності – найбільше напруження, до якого справедливий закон Гука:

; (2.1)

· границя пружності – найбільше напруження, до якого спостерігаються тільки пружні деформації:

, (2.2)

практично можна вважати, що ;

· границя текучості – найменше напруження, за якого матеріал деформується при майже сталому навантаженні:

; (2.3)

· границя міцності – умовне напруження, що відповідає максимальному – тимчасовому навантаженню:

; (2.4)

· напруження розриву:

. (2.5)

Зауважимо, що діаграми розтягування більшості металів і сплавів не мають помітної ділянки текучості. У цьому випадку встановлюють умовну границю текучості , яка відповідає залишковому переміщенню 0,002 або 0,2% від робочої довжини зразка. Подібним чином визначаються і інші характеристики міцності.