Нагрузки, определяемые при испытании материалов на растяжение. Тензометрия
Испытание на растяжение – это определение таких механических характеристик материала как предел текучести, предел упругости и т. п.
Перед использованием любого нового материала, он проходит ряд испытаний, в том числе испытание на растяжение. В данном случае могут использоваться плоские и цилиндрические образцы. В процессе испытаний строится график зависимости прилагаемой силы и изменения длины образца или диаграмма растяжение - напряжение является функцией деформации. На таком графике выделяются следующие нагрузки:
- Нагрузка, которая соответствует пределу прочности. При данной нагрузке материал разрушается.
- Нагрузка, которая соответствует пределу пропорциональности. После точки, соответствующей пределу пропорциональности график больше не изменяется по прямой пропорциональной зависимости.
- Нагрузка, которая соответствует пределу текучести. После точки, соответствующей пределу текучести упругая деформация тела прекращается и начинается необратимая или пластичная деформация.
- Нагрузка, которая соответствует пределу упругости. Данная нагрузка соответствует максимальному значению прилагаемой силы, при которой выполняется закон Гука.
Предела пропорциональности соответствует напряжению, при котором отклонение от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением образца достигает величины, при которой тангенс угла наклона, образующийся касательной к кривой нагрузка-удлинение, увеличивается на 50 % относительно своего значения на линейном или упругом участке. Предел упругости представляет собой напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05 % от длины участка рабочей части испытуемого образца, что равно базе тензометра. Предел упругости определяется графическим и расчетным, по нагрузке и разгрузке, способами. В случае использования способа нагрузки с допуском на величину полного удлинения, являющегося суммой остаточного и упругого удлинения, образец после установки тензометра на него, нагружается равными ступенями до нагрузки, которая будет соответствовать напряжению от 70 % до 80 % от предполагаемого предела упругости. После этого нагружение испытуемого образца осуществляется мелкими ступенями с выдержкой не более 7 секунд.
Тензометрия – это совокупность методов определения механического напряжения образца материалов.
Тензометрия основана на определении деформаций и прочих параметров испытуемого образца, причиной которых являются механические напряжения. Приборы, которые используются для определения деформаций называются тензометрами. По принципу своего действия они делятся на:
- электрические,
- пневматические,
- оптические,
- акустические.
Современные тензометры состоят показывающего устройства - индикатора, регистрирующего устройства и тензометрического датчика. Методы тензометрии применяются во время проектирования разнообразных сооружений, зданий, деталей, машин, оборудования, аппаратуры и механизмов. В большинстве случаев, изучаются деформации не проектируемых объектов, а их макетов, которые выполняются в уменьшенных размерах. Тензометрия может также использоваться в силовых измерительных приборах, таких как манометры и весы, датчиках крутящего момента (торсиометрах) и динамометрах. В таком оборудовании методы тензометрии используются для измерения деформации упругих составляющих, к которым относятся мембраны, валы и балки.
Испытание на растяжение стали
Испытание на растяжение является наиболее распространенным методом контроля и лабораторного исследования механических свойств стали. Такие испытания осуществляются непосредственно на производственном объекте с целью установления производителем марки изготавливаемого сплава и разрешения конфликтов различного рода. В случае аварий, кроме металлографических исследований, определяются основные механические характеристики образцов, которые берутся из зоны разрушения стальных конструкций. Такие образцы должны изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-84. Пример схемы образцов изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: l0 - расчетная длина образца; А0 - размеры поперечного сечения; d0 - размеры поперечного сечения для круглого образца.
Между размерами поперечного сечения и расчетной длиной образца должно выдерживаться определенное соотношение:
- Для длинных образцов соотношение имеет следующий вид: $l_0 >= 11.3*√А_0$ или $l_0 >=10*d_0$.
- Для коротких образцов соотношение имеет следующий вид: $l_0 >= 5.65* √А_0$ или $l0 >=5*d_0$.
В испытательном оборудовании усилие создается вручную - механическим приводом или гидравлическим приводом, что характерно для машин большой мощности.
