Если напряжение определять путем деления меняющейся (возрастающей) нагрузки на изменяющееся (уменьшающееся) сечение, то получаются так называемые истинные напряжения S.

Деформация

Пластическую деформацию, составляющую основу обработки металлов давлением, следует рассматривать с двух позиций. С одной стороны, она является важной технологической операцией, способной придать обрабатываемому материалу заданную форму и размеры. С другой стороны, такая деформация выступает как мощный фактор воздействия на внутреннее строение и, следовательно, как способ направленного регулирования различных свойств материала - механических, физических, химических. Поэтому режимы пластической деформации (как и методы термической обработки) рассматриваются в качестве основных технологических приемов, способных существенным и нужным образом регулировать служебные характеристики металлов и сплавов.

Вместе с тем, немаловажное значение приобретает и упругая деформация. Она предшествует пластическому течению и поэтому полезно знать физические условия ее протекания и, соответственно, факторы, на нее влияющие. Кроме того, существует множество случаев в операциях обработки давлением, когда совершенно необходимо исключить вероятность развития при нагружении пластической деформации. Например, различные инструменты (валки, штампы, волоки и т.д.), используемые для формоизменения металлических заготовок, должны сохранять гарантируемую жесткость, неизменность своих размеров. Это означает, что при нагружении деформация инструментов не должна выходить за пределы упругой области.

Условно экспериментальную кривую растяжения удобно разделить на три различных участка, каждый из которых характеризует специфическое поведение исследуемого материала. В области небольших напряжений удлинение растет линейно. Это участок упругой деформации ОА - после снятия нагрузки длина образца восстанавливается, т.е. деформация полностью устраняется. На втором участке АВ при увеличении напряжения возникает остаточная, или пластическая, деформация, при этом она равномерно распределена по длине образца. На третьем участке ВС пластическая деформация переходит в сосредоточенную (локальную), в образце образуется "шейка", напряжение уменьшается и затем наступает разрушение. Оба вида деформации обусловлены разными кристаллофизическими механизмами и рассматривать их нужно отдельно. Рассмотрим первый участок диаграммы растяжения, отражающий упругое поведение материалов.

Некоторые пояснения.

Все, что отмечено на оси ординат (напряжение), - характеризует сопротивление пластической деформации (пределы пропорциональности, упругости, текучести, прочности).

Следует запомнить: пределы упругости и текучести – это фактически одно и то же, поскольку характеризуют сопротивление материала малым пластическим деформациям. Различие лишь в том, какова величина регистрируемой малой деформации при определении этих величин. Для s_упр задаются сотые и даже тысячные доли процента (например, s_0,03), для s_т – это 0,2% (хорошо известный условный предел текучести s_0,2).

Рис.2. Диаграмма растяжения с площадкой текучести

Почему условные напряжения s? Напряжения определяются как отношение действующей нагрузки P к площади поперечного сечения образца F. Методически удобно делить нагрузку на постоянное значение, за которое принимается исходное сечение (до испытания) F_о. В таком случае не учитывается очевидный факт изменения (утонения) образца. Вот почему напряжение называется условным. Кстати, прямым последствием такого расчета является появление "горба" на кривой растяжение, свидетельствующее о переходе пластической деформации из равномерной в сосредоточенную (образование шейки).

Если напряжение определять путем деления меняющейся (возрастающей) нагрузки на изменяющееся (уменьшающееся) сечение, то получаются так называемые истинные напряжения S.

По оси абсцисс отложена величина деформации. Именно здесь считываются показатели пластичности (величины остаточной деформации, которую образец выдерживает до разрушения) – относительное сужение ψ и относительное удлинение δ.

 

Упругая деформация

Закономерности упругого поведения металлов описываются законом Гука, согласно которому существует прямая пропорциональность между напряжением s и упругой деформацией e:

s = e Е,

где Е - коэффициент пропорциональности, связывающий напряжение и деформацию, он называется модулем упругости (модулем нормальной упругости) при одноосном растяжении или модулем Юнга.

1. Величину модуля Е можно рассматривать как показатель сопротивления металла упругому деформированию или как характеристику интенсивности нарастания напряжения с увеличением деформации. Величина Е определяет наклон прямой ОА (под углом a) к горизонтальной оси диаграммы растяжения, при этом Е = tqa.

2. Второй характеристикой упругой деформации является модуль сдвига. Упругая деформация сдвига g возникает под действием касательного напряжения t. Отношение этого напряжения к сдвиговой деформации называется модулем сдвига

G = t /g.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: