Лекция 4 Нагрузки напряжения и деформации Механические свойства

Лекция 4. Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства

определения • Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений. • Напряжение – сила, действующая на единицу площади сечения детали.

Деформации Металл в напряженном состоянии испытывает напряжения номральные и касательные Нормальные напряжения обозначают буквой σ с индексом, соответствующим нормали к площадке, на которой они действуют. Касательные напряжения обозначают буквой τ с двумя индексами: первый соответствует нормали к площадке, а второй – направлению самого напряжения

Упругие и пластические деформации Схема упругой деформации закон Гука =Е· Е - модуль упругости Схема пластической деформации

Природа пластической деформации Трансляционное скольжение по плоскостям. Одни слои атомов кристалла скользят по другим слоям, причем они перемещаются на дискретную величину, равную целому числу межатомных расстояний.

Природа пластической деформации Двойникование – поворот одной части кристалла в положение симметричное другой его части. Плоскостью симметрии является плоскость двойникования

Дислокационный механизм пластической деформации – скольжение распространяется по плоскости сдвига последовательно, а не одновременно; – скольжение начинается от мест нарушений кристаллической решетки, которые возникают в кристалле при его нагружении.

Схема дислокационного механизма пластической деформации а – перемещение атомов при движении краевой дислокации на одно межатомное расстояние; б – перемещение дислокации через весь кристалл

Разрушение металлов три стадии: • зарождение трещины, • распространение через сечение, • окончательное разрушение. 1. Хрупкое разрушение – отрыв одних слоев атомов от других под действием нормальных растягивающих напряжений. А) транскристаллитное разрушение – трещина распространяется по телу зерна, Б) интеркристаллитное – по границам зерен 2. Вязкое разрушение – путем среза под действием касательных напряжений.

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик • • прочность, упругость, вязкость, твердость.

Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению. предел прочности предел текучести Предел пропорциональности σ = P / F 0 – первоначальная площадь сечения образца

Испытания на растяжение Определяют прочность и пластичность

Пластичность Характеристики: · относительное удлинения. δ = (l – l 0 )/ l 0 * 100 % · относительное сужение ψ = (F – F 0)/ F 0 * 100 % F - площадь поперечного сечения в шейке после разрыва

Твердость по Бринеллю Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании. Твердость определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F:

Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию внешних сил за счет пластической деформации. Предел текучести - Sτ Сопротивление отрыву - Sоτ Хладоломкостью называется склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры. Влияние температуры на пластичное и хрупкое состояние

Основные характеристики материала • Предел выносливости– максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за произвольно большое число циклов нагружения. • Ограниченный предел выносливости – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за определенное число циклов нагружения или время. • Живучесть – разность между числом циклов до полного разрушения и числом циклов до появления усталостной трещины.

Технологические свойства 1. Литейные свойства. 2. Жидкотекучесть 3. Усадка (линейная и объемная) 4. Ликвация 2. Способность материала к обработке давлением. 3. Свариваемость. 4. Способность к обработке резанием.

Эксплуатационные свойства 1. Износостойкость 2. Коррозионная стойкость 3. Жаростойкость 4. Жаропрочность 5. Хладостойкость. 6. Антифрикционность

Контрольные задания • Способы определения твердости Метод Роквелла, Метод Виккерса, Метод царапания • Способы оценки вязкости