Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали кратко
Обновлено: 05.07.2024
I– зона упругих деформаций. В ней сохраняется закон Гука, деформация прямо пропорциональна растягивающему усилию. Прямая ОА.
II – зона текучести. От т.А до т.В – деформации упругие, т.е. после снятия нагрузки образец восстановит свою форму и размер. За точкой В деформации не упругие, а начиная с точки С происходит рост деформации без увеличения нагрузки – текучесть. СД – площадка текучести. При этом изменяются магнитные свойства и электропроводность.
III – зона упрочнения. От точки Д до точки К происходит дальнейшая деформация образца при увеличивающейся нагрузке. В точке К нагрузка достигает макс значения.
IV – зона разрушения. В точке К – образец разрушается. Деформация образца в этой зоне сопровождается образованием шейки и удлинение образца происходит за счет ее утоньшения.
Если нагрузить образец до т.L, а затем снять нагрузку то деформация полностью не исчезнет, а лишь уменьшится на величину L’M упругой части удлинения. OL’ - остаточная (пластическая) деформация. ОМ=OL’+L’M=Δ ; Если нагрузить образец до т.А, а потом снять нагрузку, то образец полностью восстановит свою первоначальную форму и размер, т.к. остаточная деформация отсутствует.
В соответствии с диаграммой введены следующие основные характеристики металла:
1) Предел прочности
2) Предел упругости
Деформация считается упругой, если остаточная деформация не превышает
Для многих металлов разница между и мала и различий между ними не делают.
3) Предел текучести
На диаграмме нет четко выраженной площадки текучести, для них вводят понятия условной текучести. Это такое напряжение, при котором
4) Предел прочности – максимальное напряжение до разрушения.
Используя диаграмму можно определить модуль продольной упругости материала.
Используя ОА можно записать:
I– зона упругих деформаций. В ней сохраняется закон Гука, деформация прямо пропорциональна растягивающему усилию. Прямая ОА.
II – зона текучести. От т.А до т.В – деформации упругие, т.е. после снятия нагрузки образец восстановит свою форму и размер. За точкой В деформации не упругие, а начиная с точки С происходит рост деформации без увеличения нагрузки – текучесть. СД – площадка текучести. При этом изменяются магнитные свойства и электропроводность.
III – зона упрочнения. От точки Д до точки К происходит дальнейшая деформация образца при увеличивающейся нагрузке. В точке К нагрузка достигает макс значения.
IV – зона разрушения. В точке К – образец разрушается. Деформация образца в этой зоне сопровождается образованием шейки и удлинение образца происходит за счет ее утоньшения.
Если нагрузить образец до т.L, а затем снять нагрузку то деформация полностью не исчезнет, а лишь уменьшится на величину L’M упругой части удлинения. OL’ - остаточная (пластическая) деформация. ОМ=OL’+L’M=Δ ; Если нагрузить образец до т.А, а потом снять нагрузку, то образец полностью восстановит свою первоначальную форму и размер, т.к. остаточная деформация отсутствует.
В соответствии с диаграммой введены следующие основные характеристики металла:
1) Предел прочности
2) Предел упругости
Деформация считается упругой, если остаточная деформация не превышает
Для многих металлов разница между и мала и различий между ними не делают.
3) Предел текучести
На диаграмме нет четко выраженной площадки текучести, для них вводят понятия условной текучести. Это такое напряжение, при котором
4) Предел прочности – максимальное напряжение до разрушения.
Используя диаграмму можно определить модуль продольной упругости материала.
Ее построение является промежуточным этапом в процессе определения механических характеристик материалов (в основном стали и других металлов).
Диаграмму растяжения материалов получают экспериментально, при испытаниях образцов на растяжение.
Для этого стальные образцы стандартных размеров закрепляют в специальных испытательных машинах (например УММ-20 или МИ-40КУ) и растягивают до полного разрушения (разрыва). При этом специальные приборы фиксируют зависимость абсолютного удлинения образца от прикладываемой к нему продольной растягивающей нагрузки и самописец вычерчивает кривую характерную для данного материала.
На рис. 1 показана диаграмма растяжения малоуглеродистой стали. Она построена в системе координат F-Δl , где:
F — продольная растягивающая сила, [Н];
Δl — абсолютное удлинение рабочей части образца, [мм]
Как видно из рисунка, диаграмма имеет четыре характерных участка:
I — участок пропорциональности;
II — участок текучести;
III — участок самоупрочнения;
IV — участок разрушения.
Построение диаграммы
Рассмотрим подробнее процесс построения диаграммы.
В самом начале испытания на растяжение, растягивающая сила F , а следовательно, и деформация Δl стержня равны нулю, поэтому диаграмма начинается из точки пересечения соответствующих осей (точка О ).
На участке I до точки A диаграмма вычерчивается в виде прямой линии. Это говорит о том, что на данном отрезке диаграммы, деформации стержня Δl растут пропорционально увеличивающейся нагрузке F.
После прохождения точки А диаграмма резко меняет свое направление и на участке II начинающемся в точке B линия какое-то время идет практически параллельно оси Δl , то есть деформации стержня увеличиваются при практически одном и том же значении нагрузки.
В этот момент в металле образца начинают происходить необратимые изменения. Перестраивается кристаллическая решетка металла. При этом наблюдается эффект его самоупрочнения.
Работа затраченная на разрыв образца W равна площади фигуры образованной диаграммой. Ее приближенно можно вычислить по формуле:
По диаграмме также можно определить величину упругих и остаточных деформаций в любой момент процесса испытания.
Для получения непосредственно механических характеристик металла образца диаграмму растяжения необходимо преобразовать в диаграмму напряжений.
Найди готовую курсовую работу выполненное домашнее задание решённую задачу готовую лабораторную работу написанный реферат подготовленный доклад готовую ВКР готовую диссертацию готовую НИР готовый отчёт по практике готовые ответы полные лекции полные семинары заполненную рабочую тетрадь подготовленную презентацию переведённый текст написанное изложение написанное сочинение готовую статью
Сделан в Word, графики в электронном виде с ссылками. Курсовая работа. Вариант 33. Гидравлический расчет гидросистемы стенда для испытания центробежных насосов.
3.2 Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали
На рис. 14 изображена диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали, записанная с помощью специального устройства на испытательной машине.
В начальной стадии нагружения до некоторой точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией - справедливость закона Гука. Нагрузка, при которой эта пропорциональность еще не нарушается, на диаграмме обозначена через Fпц и используется для вычисления предела пропорциональности:
(3.1)
где А0 – площадь поперечного сечения образца до испытания.
Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, до которого существует прямо пропорциональная зависимость между нагрузкой, и деформацией. Для Ст3 предел пропорциональности приблизительно равен МПа.
Зона ОА называется зоной упругости. Здесь возникают только упругие, очень незначительные деформации. Данные, характеризующие эту зону, позволяют определить значение модуля упругости Е.
После достижения предела пропорциональности деформация начинает расти быстрее, чем нагрузка, я диаграмма становится криволинейной. На этом участке в непосредственной близости от точки А находится точка В, соответствующая пределу упругости.
Рекомендуемые материалы
К лафетному стволу с насадком dн = 32 мм подача воды осуществляется от двух пожарных автомобилей АНР-40(130) и АА-40(131). От автомобиля АНР-40(130) проложена рукавная линия диаметром d1 = 89 мм из прорезиненных рукавов длиной L1 = 110 м, а от автомо
Задача 1.45:Снаряд вылетел со скоростью v = 320 м/с, сделав внутри ствола n = 2,0 оборота. Длина ствола l = 2,0 м. Считая
Определить смещение точки М через 0,3 с после начала колебаний. Расстояние точки до источника колебаний 80 м, скорость волны 320 м/с, амплитуда волны ξm=2,5 мм. Период колебаний источника 0,2 с, смещение источника колебаний в начальный момент времени
Вертикальный цилиндр наружным диаметром 250 мм и длиной 2.0 м окружён воздухом с температурой −32 ∘ C. Какова для этих условий линейная плотность теплового потока от цилиндра? Наружную температуру цилиндра принять ∘120 C
От бакена, который находится на середине широкой реки, отошли две лодки, А и В. Обе лодки стали двигаться по
Пределом упругости называется максимальное напряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации.
Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорциональности. Он характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.
У большинства металлов значения предела пропорциональности и предела упругости незначительно отличаются друг, от друга. Поэтому обычно считают, что они практически совпадают. Для стали СтЗ МПа.
При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит в почти горизонтальный участок CD - площадку текучести. Здесь деформации растут практически без увеличения нагрузки. Нагрузка Fт, соответствующая точке D, используется при определении физического предела текучести:
Физическим пределом текучести называется наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.
Зона BD называется зоной общей текучести. В этой зоне значительно развиваются пластические деформации. При этом у образца повышается температура, изменяются электропроводность и магнитные свойства.
Диаграмма после зоны текучести снова становится криволинейной. Образец приобретает способность воспринимать возрастающее усилие до значения Fmax - точка E на диаграмме. Усилие Fmax используется для вычисления временного сопротивления:
(3.3)
Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением.
Для стали марки Ст3 временное сопротивление МПа.
Зона DE называется зоной упрочнения. Здесь удлинение образца происходит равномерно по всей его длине, первоначальная цилиндрическая форма образца сохраняется, а поперечные сечения изменяются незначительно и также равномерно.
При максимальном усилии или несколько меньшем его на образце в наиболее слабом месте возникает локальное уменьшение поперечного сечения - шейка (а иногда и две). Дальнейшая деформация происходит в этой зове образца. Сечение в середине шейки продолжает быстро уменьшаться, но напряжения в этом сечении все время растут, хотя растягивающее усилие и убывает. Вне области шейки напряжения уменьшаются, и поэтому удлинение остальной, части образца не происходит. Наконец, в точке К образец разрушается. Сила, соответствующая точке К, называется разрушающей Fк, а напряжения - истинным сопротивлением разрыву (истинным пределом прочности), которые равны:
, (3.4)
где Ак - площадь поперечного сечения в месте разрыва.
Зона ЕК называется зоной местной текучести, Истинные напряжения в момент разрыва (в шейке) в образце из стали Ст3 достигают 900. 1000 МПа.
Помимо указанных характеристик прочности, после разрушения образца определяют характеристики пластичности.
Относительное удлинение после разрыва (%) – это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальному значению, вычисляемое по формуле:
. (3.5)
Заметим, что относительное удлинение после разрыва зависит от отношения расчетной длины образца к его диаметру. С увеличением этого отношения значение уменьшается, так как зона шейки (зона местной пластической деформации) у длинных образцов занимает относительно меньше места, чем в коротких образцах. Кроме того, относительное удлинение зависит и от места расположения шейки (разрыва) на расчетной длине образца. При возникновении шейки в средней части образца местные деформации в области шейки могут свободно развиваться и относительное удлинение будет больше, чем в случае, когда шейка возникает ближе к головке образца, тогда местные деформации будут стеснены.
Другой характеристикой пластичности является относительное сужение после разрыва (%), представляющее собой отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца:
. (3.6)
Для стали марки Ст3 характеристики пластичности следующие: (при испытании коротких образцов); .
Особые точки диаграммы растяжения обозначены точками 1,2,3,4,5.
1) Точка 1 соответствует пределу пропорциональности: удлинение растет пропорционально нагрузке, на этом участке выполняется закон Гука.
2) Точка 2 соответствует пределу упругости материала, материал теряет упругие свойства – способность вернуться к исходным размерам.
3) Точка 3 является концом участка, на котором образец сильно деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью.
4) Точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется шейка – резкое уменьшение площади поперечного сечения.
Расчетная формула при растяжении и сжатии
В результате проведения механических испытаний устанавливают предельные напряжения, при которых происходит нарушение работы или разрушение деталей конструкции.
Предельным напряжением называют напряжение при которых в материалах возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация, т.е. происходит нарушение работы или разрушение деталей конструкции).
Предельным напряжением при статической нагрузке для пластичных материалов является предел текучести, для хрупких - предел прочности. Для обеспечения прочности деталей необходимо, чтобы возникающие в них в процессе эксплуатации напряжения были меньше предельных.
Отношение предельного напряжения к напряжению, возникающему в процессе работы делали, называют коэффициентом запаса прочности и обозначают буквой S: , где .
Очевидно, что недостаточный коэффициент запаса прочности не обеспечит надежности конструкции, а чрезмерный запас прочности приведет к перерасходу материала и утяжелению конструкции. Сечение, для которого коэффициент запаса прочности наименьший, называется опасным.
Минимально необходимый коэффициент запаса прочности называют допускаемым и обозначают [S]. Отношение предельною напряжения к допускаемому коэффициенту запаса прочности называют допускаемым напряжением и обозначают [ ]:
Условие прочности детали конструкции заключается в том, что наибольшее возникающее в ней напряжение (рабочее) не должно превышать допускаемого:
Расчетная формула при растяжении и сжатии имеет вид
и читается следующим образом: нормальное напряжение в опасном сечении, вычисленное по формуле , не должно превышать допускаемое.
При расчете конструкций па прочность встречаются три вида задач, различающихся формой использования расчетной формулы:
1. проектный расчет, при котором определяются размеры опасного сечения по формуле ;
2. проверочный расчет, при котором определяется рабочее напряжение и сравнивается с допускаемым по формуле . Проверочный расчет выполняем по формуле:
Если брус не догружен на 15 % и перегружен на 5 %, то условие прочности выполняется.
3. определение допускаемой нагрузки ведется по формуле .
Практическое задание:
Вариант 1
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Чему равен коэффициент запаса прочности в сечении С - С бруса, если механические характеристики материала: σT =220 МПа; σB =400 МПа. Использовать результаты, полученные при ответе на вопрос 3.
5. Определить удлинение стержня АВ. Стальной стержень длиной 3 м нагружен силой 240 кН; форма поперечного сечения стержня -швеллер № 10; модуль упругости материала 2·10 5 МПа.
Вариант 2
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Обеспечена ли прочность бруса в сечении С - С бруса (вопрос 3), если известны механические характеристики материала: σT = 560 МПа; σB = 870 МПа; а допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 2.
5. Однородная жесткая плита весом G =20 кН нагружена силой F = 10 кН. Длина стержня АВ =4 м; материал - сталь Е = 2·10 5 МПа; форма поперечного сечения - двутавр №10. Определить удлинение стержня АВ.
Вариант 3
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Чему равен коэффициент запаса прочности в сечении С - С бруса, если механические характеристики материала: σT =280 МПа; σB =560 МПа. Использовать результаты, полученные при ответе на вопрос 3.
5. Стальной стержень длиной 4 м нагружен силой 360 кН; форма поперечного сечения стержня - швеллер № 8; модуль упругости материала Е= 2·10 5 МПа. Определить удлинение стержня АВ.
Вариант 4
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С 100 МПа бруса из вопроса 1.
4. Обеспечена ли прочность бруса в сечении С-С (вопрос 3), если известны механические характеристики материала: σT =280 МПа; σB =560 МПа.; допускаемый коэффициент запаса прочности [s] =4. Схема бруса представлена на рисунке к вопросу 1.
5. Однородная жесткая плита весом G = 4 кН нагружена силой F =2 кН. Длина стержня АВ =6 м; материал- сталь Е= 2·10 5 МПа; форма поперечного сечения - швеллер № 6,5. Определить удлинение стержня АВ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11
по дисциплине техническая механика
Тема: Построение эпюр сжатия и растяжения.
Цель занятия: Научится строить эпюры продольных сил и нормальных напряжений
Место проведения: учебная аудитория
Форма организации занятия: Практическое занятие
Литература для самоподготовки:Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий
Теоретические сведения:
Особые точки диаграммы растяжения обозначены точками 1,2,3,4,5.
1) Точка 1 соответствует пределу пропорциональности: удлинение растет пропорционально нагрузке, на этом участке выполняется закон Гука.
2) Точка 2 соответствует пределу упругости материала, материал теряет упругие свойства – способность вернуться к исходным размерам.
3) Точка 3 является концом участка, на котором образец сильно деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью.
4) Точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется шейка – резкое уменьшение площади поперечного сечения.
Расчетная формула при растяжении и сжатии
В результате проведения механических испытаний устанавливают предельные напряжения, при которых происходит нарушение работы или разрушение деталей конструкции.
Предельным напряжением называют напряжение при которых в материалах возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация, т.е. происходит нарушение работы или разрушение деталей конструкции).
Предельным напряжением при статической нагрузке для пластичных материалов является предел текучести, для хрупких - предел прочности. Для обеспечения прочности деталей необходимо, чтобы возникающие в них в процессе эксплуатации напряжения были меньше предельных.
Отношение предельного напряжения к напряжению, возникающему в процессе работы делали, называют коэффициентом запаса прочности и обозначают буквой S: , где .
Очевидно, что недостаточный коэффициент запаса прочности не обеспечит надежности конструкции, а чрезмерный запас прочности приведет к перерасходу материала и утяжелению конструкции. Сечение, для которого коэффициент запаса прочности наименьший, называется опасным.
Минимально необходимый коэффициент запаса прочности называют допускаемым и обозначают [S]. Отношение предельною напряжения к допускаемому коэффициенту запаса прочности называют допускаемым напряжением и обозначают [ ]:
Условие прочности детали конструкции заключается в том, что наибольшее возникающее в ней напряжение (рабочее) не должно превышать допускаемого:
Расчетная формула при растяжении и сжатии имеет вид
и читается следующим образом: нормальное напряжение в опасном сечении, вычисленное по формуле , не должно превышать допускаемое.
При расчете конструкций па прочность встречаются три вида задач, различающихся формой использования расчетной формулы:
1. проектный расчет, при котором определяются размеры опасного сечения по формуле ;
2. проверочный расчет, при котором определяется рабочее напряжение и сравнивается с допускаемым по формуле . Проверочный расчет выполняем по формуле:
Если брус не догружен на 15 % и перегружен на 5 %, то условие прочности выполняется.
3. определение допускаемой нагрузки ведется по формуле .
Практическое задание:
Вариант 1
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Чему равен коэффициент запаса прочности в сечении С - С бруса, если механические характеристики материала: σT =220 МПа; σB =400 МПа. Использовать результаты, полученные при ответе на вопрос 3.
5. Определить удлинение стержня АВ. Стальной стержень длиной 3 м нагружен силой 240 кН; форма поперечного сечения стержня -швеллер № 10; модуль упругости материала 2·10 5 МПа.
Вариант 2
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Обеспечена ли прочность бруса в сечении С - С бруса (вопрос 3), если известны механические характеристики материала: σT = 560 МПа; σB = 870 МПа; а допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 2.
5. Однородная жесткая плита весом G =20 кН нагружена силой F = 10 кН. Длина стержня АВ =4 м; материал - сталь Е = 2·10 5 МПа; форма поперечного сечения - двутавр №10. Определить удлинение стержня АВ.
Вариант 3
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С бруса из вопроса 1.
4. Чему равен коэффициент запаса прочности в сечении С - С бруса, если механические характеристики материала: σT =280 МПа; σB =560 МПа. Использовать результаты, полученные при ответе на вопрос 3.
5. Стальной стержень длиной 4 м нагружен силой 360 кН; форма поперечного сечения стержня - швеллер № 8; модуль упругости материала Е= 2·10 5 МПа. Определить удлинение стержня АВ.
Вариант 4
1. Выбрать соответствующую эпюру продольных сил в поперечных сечениях бруса.
2. Для бруса из вопроса 1 определить наибольшую продольную силу, возникшую в поперечном сечении.
3. Определить нормальное напряжение в сечении С - С 100 МПа бруса из вопроса 1.
4. Обеспечена ли прочность бруса в сечении С-С (вопрос 3), если известны механические характеристики материала: σT =280 МПа; σB =560 МПа.; допускаемый коэффициент запаса прочности [s] =4. Схема бруса представлена на рисунке к вопросу 1.
5. Однородная жесткая плита весом G = 4 кН нагружена силой F =2 кН. Длина стержня АВ =6 м; материал- сталь Е= 2·10 5 МПа; форма поперечного сечения - швеллер № 6,5. Определить удлинение стержня АВ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11
по дисциплине техническая механика
Тема: Построение эпюр сжатия и растяжения.
Цель занятия: Научится строить эпюры продольных сил и нормальных напряжений
Место проведения: учебная аудитория
Форма организации занятия: Практическое занятие
Литература для самоподготовки:Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий
Теоретические сведения:
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Читайте также: