О�новные механиче�кие характери�тики материалов
Îñíîâû êîíñòðóèðîâàíèÿ ïðèáîðîâ
Ðåôåðàò ïî òåìå
Îñíîâíûå ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëîâ
Ñòóäåíòà ãðóïïû ÈÓ 3-32
Êîíäðàòîâà Íèêîëàÿ
Äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ
Ïîñòðîåíèå äèàãðàììû ðàñòÿæåíèÿ-ñæàòèÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé çàäà÷åé
èñïûòàíèé íà ðàñòÿæåíèå-ñæàòèå. Äëÿ ýòèõ èñïûòàíèé èñïîëüçóþòñÿ
öèëèíäðè÷åñêèå îáðàçöû; ïîëó÷åííûå äèàãðàììû ÿâëÿþòñÿ çàâèñèìîñòüþ ìåæäó
ñèëîé, äåéñòâóþùåé íà îáðàçåö, è åãî óäëèíåíèåì. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíà
òèïè÷íàÿ äëÿ óãëåðîäèñòîé ñòàëè äèàãðàììà èñïûòàíèÿ îáðàçöà â
êîîðäèíàòàõ P, (l. Êðèâàÿ óñëîâíî ìîæåò áûòü ðàçäåëåíà íà ÷åòûðå çîíû.
Çîíà ÎÀ íîñèò íàçâàíèå çîíû óïðóãîñòè. Çäåñü ìàòåðèàë ïîä÷èíÿåòñÿ çàêîíó
Ãóêà è
Ðèñ. 1.
Óäëèíåíèÿ (l íà ó÷àñòêå ÎÀ î÷åíü ìàëû, è ïðÿìàÿ ÎÀ, áóäó÷è âû÷åð÷åííîé â
ìàñøòàáå, ñîâïàäàëà áû â ïðåäåëàõ øèðèíû ëèíèè ñ îñüþ îðäèíàò. Âåëè÷èíà
ñèëû, äëÿ êîòîðîé îñòàåòñÿ ñïðàâåäëèâûì çàêîí Ãóêà, çàâèñèò îò ðàçìåðîâ
îáðàçöà è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà.
Çîíà À íàçûâàåòñÿ çîíîé îáùåé òåêó÷åñòè, à. ó÷àñòîê À äèàãðàììû —
ïëîùàäêîé òåêó÷åñòè. Çäåñü ïðîèñõîäèò ñóùåñòâåííîå èçìåíåíèå äëèíû
îáðàçöà áåç çàìåòíîãî óâåëè÷åíèÿ íàãðóçêè.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðè
èñïûòàíèè íà ðàñòÿæåíèå è ñæàòèå ïëîùàäêà ÀÂ íå îáíàðóæèâàåòñÿ, è
äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ îáðàçöà èìååò âèä êðèâûõ, ïîêàçàííûõ íà ðèñ. 2.
Êðèâàÿ 1 òèïè÷íà äëÿ àëþìèíèÿ è îòîææåííîé ìåäè, êðèâàÿ 2 — äëÿ
âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé.
Çîíà ÂÑ íàçûâàåòñÿ çîíîé óïðî÷íåíèÿ. Çäåñü óäëèíåíèå îáðàçöà
ñîïðîâîæäàåòñÿ âîçðàñòàíèåì íàãðóçêè, íî íåèçìåðèìî áîëåå ìåäëåííûì (â
ñîòíè ðàç), ÷åì íà óïðóãîì ó÷àñòêå.  ñòàäèè óïðî÷íåíèÿ íà îáðàçöå
íàìå÷àåòñÿ ìåñòî áóäóùåãî ðàçðûâà è íà÷èíàåò îáðàçîâûâàòüñÿ òàê
íàçûâàåìàÿ øåéêà — ìåñòíîå ñóæåíèå îáðàçöà (ðèñ.3). Ïî ìåðå ðàñòÿæåíèÿ
îáðàçöà óòîíåíèå øåéêè ïðîãðåññèðóåò. Êîãäà îòíîñèòåëüíîå óìåíüøåíèå
ïëîùàäè ñå÷åíèÿ ñðàâíÿåòñÿ ñ îòíîñèòåëüíûì âîçðàñòàíèåì íàïðÿæåíèÿ, ñèëà
Ð äîñòèãíåò ìàêñèìóìà (òî÷êà Ñ).  äàëüíåéøåì óäëèíåíèå îáðàçöà
ïðîèñõîäèò ñ óìåíüøåíèåì ñèëû, õîòÿ ñðåäíåå íàïðÿæåíèå â ïîïåðå÷íîì
ñå÷åíèè øåéêè è âîçðàñòàåò. Óäëèíåíèå îáðàçöà íîñèò â ýòîì ñëó÷àå
ìåñòíûé õàðàêòåð, è ïîýòîìó ó÷àñòîê êðèâîé CD íàçûâàåòñÿ çîíîé ìåñòíîé
òåêó÷åñòè. Òî÷êà D ñîîòâåòñòâóåò ðàçðóøåíèþ îáðàçöà. Ó ìíîãèõ ìàòåðèàëîâ
ðàçðóøåíèå ïðîèñõîäèò áåç çàìåòíîãî îáðàçîâàíèÿ øåéêè.
Åñëè èñïûòóåìûé îáðàçåö, íå äîâîäÿ äî ðàçðóøåíèÿ, ðàçãðóçèòü (òî÷êà Ê
ðèñ. 4), òî â ïðîöåññå, ðàçãðóçêè çàâèñèìîñòü ìåæäó ñèëîé Ð è óäëèíåíèåì
(l èçîáðàçèòñÿ ïðÿìîé ÊL (ðèñ. 4). Îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî ýòà ïðÿìàÿ
ïàðàëëåëüíà ïðÿìîé ÎÀ.
Ðèñ. 2
Ïðè ðàçãðóçêå óäëèíåíèå ïîëíîñòüþ íå èñ÷åçàåò. Îíî óìåíüøàåòñÿ íà
âåëè÷èíó óïðóãîé ÷àñòè óäëèíåíèÿ (îòðåçîê LM). Îòðåçîê OL ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé îñòàòî÷íîå óäëèíåíèå. Åãî íàçûâàþò òàêæå ïëàñòè÷åñêèì óäëèíåíèåì,
à ñîîòâåòñòâóþùóþ åìó äåôîðìàöèþ — ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèåé. Òàêèì
îáðàçîì,
ÎÌ=(lóïð + (lîñò.
Ñîîòâåòñòâåííî
( = (óïð + (îñò
Åñëè îáðàçåö áûë íàãðóæåí â ïðåäåëàõ ó÷àñòêà ÎÀ è çàòåì ðàçãðóæåí, òî
óäëèíåíèå áóäåò ÷èñòî óïðóãèì, è (lîñò = 0.
Ðèñ. 3
Ïðè ïîâòîðíîì íàãðóæåíèè îáðàçöà äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ ïðèíèìàåò âèä
ïðÿìîé LK è äàëåå — êðèâîé KCD (ðèñ.4), êàê áóäòî ïðîìåæóòî÷íîé
ðàçãðóçêè è íå áûëî.
Åñëè âçÿòü äâà îäèíàêîâûõ îáðàçöà, èçãîòîâëåííûõ èç îäíîãî è òîãî æå
ìàòåðèàëà, ïðè÷åì îäèí èç îáðàçöîâ äî èñïûòàíèÿ íàãðóæåíèþ íå
ïîäâåðãàåòñÿ, à äðóãîé — áûë ïðåäâàðèòåëüíî íàãðóæåí ñèëàìè, âûçâàâøèìè
â îáðàçöå îñòàòî÷íûå äåôîðìàöèè.
Ðèñ. 4
Èñïûòûâàÿ ïåðâûé îáðàçåö, ìû ïîëó÷èì äèàãðàììó ðàñòÿæåíèÿ OABCD,
ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 5, à. Ïðè èñïûòàíèè âòîðîãî îáðàçöà îòñ÷åò óäëèíåíèÿ
áóäåò ïðîèçâîäèòüñÿ îò íåíàãðóæåííîãî ñîñòîÿíèÿ, è îñòàòî÷íîå óäëèíåíèå
OL ó÷òåíî íå áóäåò.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷èì óêîðî÷åííóþ äèàãðàììó LKCD
(ðèñ. 5, á). Îòðåçîê ÌÊ ñîîòâåòñòâóåò ñèëå ïðåäâàðèòåëüíîãî íàãðóæåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, âèä äèàãðàììû äëÿ îäíîãî è òîãî æå ìàòåðèàëà çàâèñèò îò
ñòåïåíè íà÷àëüíîãî íàãðóæåíèÿ (âûòÿæêè), à ñàìî íàãðóæåíèå âûñòóïàåò
òåïåðü óæå â ðîëè íåêîòîðîé ïðåäâàðèòåëüíîé òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðàöèè.
Âåñüìà ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îòðåçîê LK (ðèñ. 5,á) îêàçûâàåòñÿ
áîëüøå îòðåçêà ÎÀ. Ñëåäîâàòåëüíî, â ðåçóëüòàòå ïðåäâàðèòåëüíîé âûòÿæêè
ìàòåðèàë ïðèîáðåòàåò ñïîñîáíîñòü âîñïðèíèìàòü áåç îñòàòî÷íûõ äåôîðìàöèé
áîëüøèå íàãðóçêè.
Ðèñ. 5
ßâëåíèå ïîâûøåíèÿ óïðóãèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà â ðåçóëüòàòå
ïðåäâàðèòåëüíîãî ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ íîñèò íàçâàíèå íàêëåïà,
èëè íàãàðòîâêè, è øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â òåõíèêå.
Íàïðèìåð, äëÿ ïðèäàíèÿ óïðóãèõ ñâîéñòâ ëèñòîâîé ìåäè èëè ëàòóíè, åå â
õîëîäíîì ñîñòîÿíèè ïðîêàòûâàþò íà âàëêàõ. Öåïè, òðîñû, ðåìíè ÷àñòî
ïîäâåðãàþò ïðåäâàðèòåëüíîé âûòÿæêå ñèëàìè, ïðåâûøàþùèìè ðàáî÷èå, ñ òåì,
÷òîáû èçáåæàòü îñòàòî÷íûõ óäëèíåíèé â äàëüíåéøåì.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ
ÿâëåíèå íàêëåïà îêàçûâàåòñÿ íåæåëàòåëüíûì, êàê, íàïðèìåð, â ïðîöåññå
øòàìïîâêè ìíîãèõ òîíêîñòåííûõ äåòàëåé.  ýòîì ñëó÷àå äëÿ òîãî, ÷òîáû
èçáåæàòü ðàçðûâà ëèñòà, âûòÿæêó ïðîèçâîäÿò â íåñêîëüêî ñòóïåíåé. Ïåðåä
î÷åðåäíîé îïåðàöèåé âûòÿæêè äåòàëü ïîäâåðãàåòñÿ îòæèãó, â ðåçóëüòàòå
êîòîðîãî íàêëåï ñíèìàåòñÿ.
Îñíîâíûå ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëà
Äëÿ òîãî, ÷òîáû îöåíèòü ñâîéñòâà íå îáðàçöà, à ìàòåðèàëà,
ïåðåñòðàèâàåòñÿ äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ P = f ((l) â êîîðäèíàòàõ ( è (. Äëÿ
ýòîãî óìåíüøèì â F ðàç îðäèíàòû è â l ðàç àáñöèññû, ãäå F è l —
ñîîòâåòñòâåííî ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ è ðàáî÷àÿ äëèíà îáðàçöà äî
íàãðóæåíèÿ. Òàê êàê ýòè âåëè÷èíû ïîñòîÿííû, òî äèàãðàììà ( = f (() èìååò
òîò æå âèä, ÷òî è äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ, íî áóäåò õàðàêòåðèçîâàòü óæå íå
ñâîéñòâà îáðàçöà, à ñâîéñòâà ìàòåðèàëà.
Íàèáîëüøåå íàïðÿæåíèå, äî êîòîðîãî ìàòåðèàë ñëåäóåò çàêîíó Ãóêà,
íàçûâàåòñÿ ïðåäåëîâ ïðîïîðöèîíàëüíîñòè ((n).
Âåëè÷èíà ïðåäåëà ïðîïîðöèîíàëüíîñòè çàâèñèò îò òîé ñòåïåíè òî÷íîñòè, ñ
êîòîðîé íà÷àëüíûé ó÷àñòîê äèàãðàììû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïðÿìóþ.
Ñòåïåíü îòêëîíåíèÿ êðèâîé ( = f (() îò ïðÿìîé ( = Å( îïðåäåëÿþò ïî
âåëè÷èíå óãëà, êîòîðûé ñîñòàâëÿåò êàñàòåëüíàÿ ê äèàãðàììå ñ îñüþ (. Â
ïðåäåëàõ çàêîíà Ãóêà òàíãåíñ ýòîãî óãëà îïðåäåëÿåòñÿ âåëè÷èíîé 1/E.
Îáû÷íî ñ÷èòàþò, ÷òî åñëè âåëè÷èíà d(/d( îêàçàëàñü íà 50% áîëüøå ÷åì 1/Å,
òî ïðåäåë ïðîïîðöèîíàëüíîñòè äîñòèãíóò.
Óïðóãèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëà ñîõðàíÿþòñÿ äî íàïðÿæåíèÿ, íàçûâàåìîãî
ïðåäåëîì óïðóãîñòè ((ó) --- íàèáîëüøåãî íàïðÿæåíèÿ, äî êîòîðîãî ìàòåðèàë
íå ïîëó÷àåò îñòàòî÷íûõ äåôîðìàöèé.
Äëÿ òîãî ÷òîáû íàéòè ïðåäåë óïðóãîñòè, íåîáõîäèìî ïîñëå êàæäîé
äîïîëíèòåëüíîé íàãðóçêè îáðàçåö ðàçãðóæàòü è ñëåäèòü, íå îáðàçîâàëàñü ëè
îñòàòî÷íàÿ äåôîðìàöèÿ. Òàê êàê ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè â îòäåëüíûõ
êðèñòàëëàõ ïîÿâëÿþòñÿ óæå â ñàìîé ðàííåé ñòàäèè íàãðóæåíèÿ, ÿñíî, ÷òî
âåëè÷èíà ïðåäåëà óïðóãîñòè, êàê è ïðåäåëà ïðîïîðöèîíàëüíîñòè, çàâèñèò îò
òðåáîâàíèé òî÷íîñòè, êîòîðûå íàêëàäûâàþòñÿ íà ïðîèçâîäèìûå çàìåðû.
Îáû÷íî îñòàòî÷íóþ äåôîðìàöèþ, ñîîòâåòñòâóþùóþ ïðåäåëó óïðóãîñòè,
ïðèíèìàþò â ïðåäåëàõ (îñò= (1(5) 10-5, ò. å. 0,001 ( 0,005%.
Ñîîòâåòñòâåííî ýòîìó äîïóñêó ïðåäåë óïðóãîñòè îáîçíà÷àåòñÿ ÷åðåç (0.001
èëè (0.005
Ñëåäóþùåé õàðàêòåðèñòèêîé ÿâëÿåòñÿ ïðåäåë òåêó÷åñòè --- íàïðÿæåíèå, ïðè
êîòîðîì ïðîèñõîäèò ðîñò äåôîðìàöèè áåç çàìåòíîãî óâåëè÷åíèÿ íàãðóçêè. Â
òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íà äèàãðàììå îòñóòñòâóåò ÿâíî âûðàæåííàÿ ïëîùàäêà
òåêó÷åñòè, çà ïðåäåë òåêó÷åñòè ïðèíèìàåòñÿ óñëîâíî âåëè÷èíà íàïðÿæåíèÿ,
ïðè êîòîðîì îñòàòî÷íàÿ äåôîðìàöèÿ (îñò = 0,002 èëè 0,2% (ðèñ. 6). Â
íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ óñòàíàâëèâàåòñÿ ïðåäåë (îñò =0,5%.
Ðèñ. 6
Óñëîâíûé ïðåäåë òåêó÷åñòè îáîçíà÷àåòñÿ ÷åðåç (0.2 è (0.5 çàâèñèìîñòè îò
ïðèíÿòîé âåëè÷èíû äîïóñêà .íà îñòàòî÷íóþ äåôîðìàöèþ. Èíäåêñ 0,2 îáû÷íî â
îáîçíà÷åíèÿõ ïðåäåëà òåêó÷åñòè îïóñêàåòñÿ. Åñëè íåîáõîäèìî îòëè÷èòü
ïðåäåë òåêó÷åñòè íà ðàñòÿæåíèå îò ïðåäåëà òåêó÷åñòè íà ñæàòèå, òî â
îáîçíà÷åíèå ââîäèòñÿ ñîîòâåòñòâåííî äîïîëíèòåëüíûé èíäåêñ «ð» èëè «ñ».
Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ïðåäåëà òåêó÷åñòè ïîëó÷àåì îáîçíà÷åíèÿ (òð è (ñò.
Ïðåäåë òåêó÷åñòè ëåãêî ïîääàåòñÿ îïðåäåëåíèþ è ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç
îñíîâíûõ ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ìàòåðèàëà.
Îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíîé ñèëû, êîòîðóþ ñïîñîáåí âûäåðæàòü îáðàçåö, ê åãî
íà÷àëüíîé ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ íîñèò íàçâàíèå ïðåäåëà ïðî÷íîñòè,
èëè âðåìåííîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, è îáîçíà÷àåòñÿ ÷åðåç (âð ( ñæàòèå — (âñ).
(âð íå åñòü íàïðÿæåíèå, ïðè êîòîðîì ðàçðóøàåòñÿ îáðàçåö. Åñëè îòíîñèòü
ðàñòÿãèâàþùóþ ñèëó íå ê íà÷àëüíîé ïëîùàäè ñå÷åíèÿ îáðàçöà, à ê
íàèìåíüøåìó ñå÷åíèþ â äàííûé ìîìåíò, ìîæíî îáíàðóæèòü, ÷òî ñðåäíåå
íàïðÿæåíèå â íàèáîëåå óçêîì ñå÷åíèè îáðàçöà ïåðåä ðàçðûâîì ñóùåñòâåííî
áîëüøå, ÷åì (âð. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäåë ïðî÷íîñòè òàêæå ÿâëÿåòñÿ óñëîâíîé
âåëè÷èíîé.  ñèëó óäîáñòâà è ïðîñòîòû åå îïðåäåëåíèÿ îíà ïðî÷íî âîøëà â
ðàñ÷åòíóþ ïðàêòèêó êàê îñíîâíàÿ ñðàâíèòåëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðî÷íîñòíûõ
ñâîéñòâ ìàòåðèàëà.
Ðèñ. 7
Ïðè èñïûòàíèè íà ðàñòÿæåíèå îïðåäåëÿåòñÿ åùå îäíà õàðàêòåðèñòèêà
ìàòåðèàëà — óäëèíåíèå ïðè ðàçðûâå (%.
Óäëèíåíèå ïðè ðàçðûâå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåëè÷èíó ñðåäíåé îñòàòî÷íîé
äåôîðìàöèè, êîòîðàÿ îáðàçóåòñÿ ê ìîìåíòó ðàçðûâà íà îïðåäåëåííîé
ñòàíäàðòíîé äëèíå îáðàçöà. Îïðåäåëåíèå (%. ïðîèçâîäèòñÿ ñëåäóþùèì
îáðàçîì.
Ïåðåä èñïûòàíèåì íà ïîâåðõíîñòü îáðàçöà íàíîñèòñÿ ðÿä ðèñîê, äåëÿùèõ
ðàáî÷óþ ÷àñòü îáðàçöà íà ðàâíûå ÷àñòè. Ïîñëå òîãî êàê îáðàçåö èñïûòàí è
ðàçîðâàí, îáå åãî ÷àñòè ñîñòàâëÿþòñÿ ïî ìåñòó ðàçðûâà (ðèñ. 7). Äàëåå,
ïî èìåþùèìñÿ íà ïîâåðõíîñòè ðèñêàì îò ñå÷åíèÿ ðàçðûâà âïðàâî è âëåâî
îòêëàäûâàþòñÿ îòðåçêè, èìåâøèå äî èñïûòàíèÿ äëèíó 5d (ðèñ. 7). Òàêèì
îáðàçîì îïðåäåëÿåòñÿ ñðåäíåå óäëèíåíèå íà ñòàíäàðòíîé äëèíå l0 = 10d. Â
íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ çà l0 ïðèíèìàåòñÿ äëèíà, ðàâíàÿ 5d.
Óäëèíåíèå ïðè ðàçðûâå áóäåò ñëåäóþùèì:
Âîçíèêàþùèå äåôîðìàöèè ðàñïðåäåëåíû ïî äëèíå îáðàçöà íåðàâíîìåðíî. Åñëè
ïðîèçâåñòè îáìåð îòðåçêîâ, ðàñïîëîæåííûõ ìåæäó ñîñåäíèìè ðèñêàìè, ìîæíî
ïîñòðîèòü ýïþðó îñòàòî÷íûõ óäëèíåíèé, ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 7. Íàèáîëüøåå
óäëèíåíèå âîçíèêàåò â ìåñòå ðàçðûâà. Îíî íàçûâàåòñÿ îáû÷íî èñòèííûì
óäëèíåíèåì ïðè ðàçðûâå.
Äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ, ïîñòðîåííàÿ ñ ó÷åòîì óìåíüøåíèÿ ïëîùàäè F è
ìåñòíîãî óâåëè÷åíèÿ äåôîðìàöèè, íàçûâàåòñÿ èñòèííîé äèàãðàììîé
ðàñòÿæåíèÿ (êðèâàÿ OC'D' íà ðèñ. 8).
Ðèñ. 8 D’
Ïëàñòè÷íîñòü è õðóïêîñòü. Òâåðäîñòü
Ñïîñîáíîñòü ìàòåðèàëà ïîëó÷àòü áîëüøèå îñòàòî÷íûå äåôîðìàöèè, íå
ðàçðóøàÿñü, íîñèò íàçâàíèå ïëàñòè÷íîñòè. Ñâîéñòâî ïëàñòè÷íîñòè èìååò
ðåøàþùåå çíà÷åíèå äëÿ òàêèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé, êàê øòàìïîâêà,
âûòÿæêà, âîëî÷åíèå, ãèáêà è äð. Ìåðîé ïëàñòè÷íîñòè ÿâëÿåòñÿ óäëèíåíèå (
ïðè ðàçðûâå. ×åì áîëüøå (, òåì áîëåå ïëàñòè÷íûì ñ÷èòàåòñÿ ìàòåðèàë.
Ïðîòèâîïîëîæíûì ñâîéñòâó ïëàñòè÷íîñòè ÿâëÿåòñÿ ñâîéñòâî õðóïêîñòè, ò. å.
ñïîñîáíîñòü ìàòåðèàëà ðàçðóøàòüñÿ áåç îáðàçîâàíèÿ çàìåòíûõ îñòàòî÷íûõ
äåôîðìàöèé. Ìàòåðèàëû, îáëàäàþùèå ýòèì ñâîéñòâîì, íàçûâàþòñÿ õðóïêèìè.
Äëÿ òàêèõ ìàòåðèàëîâ âåëè÷èíà óäëèíåíèÿ ïðè ðàçðûâå íå ïðåâûøàåò 2—5%, à
â ðÿäå ñëó÷àåâ èçìåðÿåòñÿ äîëÿìè ïðîöåíòà. Ê õðóïêèì ìàòåðèàëàì
îòíîñÿòñÿ ÷óãóí, âûñîêîóãëåðîäèñòàÿ èíñòðóìåíòàëüíàÿ ñòàëü, ñòåêëî,
êèðïè÷, êàìíè è äð. Äèàãðàììà ðàñòÿæåíèÿ õðóïêèõ ìàòåðèàëîâ íå èìååò
ïëîùàäêè òåêó÷åñòè è çîíû óïðî÷íåíèÿ (ðèñ. 9).
Ðèñ. 9
Ïî-ðàçíîìó âåäóò ñåáÿ ïëàñòè÷íûå è õðóïêèå ìàòåðèàëû è ïðè èñïûòàíèè íà
ñæàòèå. Êàê óæå óïîìèíàëîñü, èñïûòàíèå íà ñæàòèå ïðîèçâîäèòñÿ íà
êîðîòêèõ öèëèíäðè÷åñêèõ îáðàçöàõ. Äëÿ ìàëîóãëåðîäèñòîé ñòàëè äèàãðàììà
ñæàòèÿ îáðàçöà èìååò âèä êðèâîé, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 10. Çäåñü, êàê è äëÿ
ðàñòÿæåíèÿ, îáíàðóæèâàåòñÿ ïëîùàäêà òåêó÷åñòè ñ ïîñëåäóþùèì ïåðåõîäîì ê
çîíå óïðî÷íåíèÿ.  äàëüíåéøåì, îäíàêî, íàãðóçêà íå ïàäàåò, êàê ïðè
ðàñòÿæåíèè, à ðåçêî âîçðàñòàåò. Ïðîèñõîäèò ýòî â ðåçóëüòàòå òîãî, ÷òî
ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñæàòîãî îáðàçöà óâåëè÷èâàåòñÿ; ñàì îáðàçåö
âñëåäñòâèå òðåíèÿ íà òîðöàõ ïðèíèìàåò áî÷êîîáðàçíóþ ôîðìó (ðèñ. 11).
Äîâåñòè îáðàçåö ïëàñòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà äî ðàçðóøåíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå
óäàåòñÿ. Èñïûòóåìûé öèëèíäð ñæèìàåòñÿ â òîíêèé äèñê (ñì. ðèñ. 11), è
äàëüíåéøåå èñïûòàíèå îãðàíè÷èâàåòñÿ âîçìîæíîñòÿìè ìàøèíû. Ïîýòîìó ïðåäåë
ïðî÷íîñòè ïðè ñæàòèè äëÿ òàêîãî ðîäà ìàòåðèàëîâ íàéäåí áûòü íå ìîæåò .
Ðèñ. 10
Ðèñ. 11
Èíà÷å âåäóò ñåáÿ ïðè èñïûòàíèè íà ñæàòèå õðóïêèå ìàòåðèàëû. Äèàãðàììà
ñæàòèÿ ýòèõ ìàòåðèàëîâ ñîõðàíÿåò êà÷åñòâåííûå îñîáåííîñòè äèàãðàììû
ðàñòÿæåíèÿ (ñì. ðèñ. 9). Ïðåäåë ïðî÷íîñòè õðóïêîãî ìàòåðèàëà ïðè ñæàòèè
îïðåäåëÿåòñÿ òàê æå, êàê è ïðè ðàñòÿæåíèè. Ðàçðóøåíèå îáðàçöà ïðîèñõîäèò
ñ îáðàçîâàíèåì òðåùèí ïî íàêëîííûì èëè ïðîäîëüíûì ïëîñêîñòÿì (ðèñ. 12).
Ðèñ. 12
Ñîïîñòàâëåíèå ïðåäåëà ïðî÷íîñòè õðóïêèõ ìàòåðèàëîâ ïðè ðàñòÿæåíèè (âð ñ
ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè ïðè ñæàòèè (âð ïîêàçûâàåò, ÷òî ýòè ìàòåðèàëû
îáëàäàþò, êàê ïðàâèëî, áîëåå âûñîêèìè ïðî÷íîñòíûìè ïîêàçàòåëÿìè ïðè
ñæàòèè, íåæåëè ïðè ðàñòÿæåíèè. Âåëè÷èíà îòíîøåíèÿ
äëÿ ÷óãóíà k êîëåáëåòñÿ â ïðåäåëàõ 0,2 ( 0,4. Äëÿ êåðàìè÷åñêèõ
ìàòåðèàëîâ k = 0,1 ( 0,2.
Äëÿ ïëàñòè÷íûõ ìàòåðèàëîâ ñîïîñòàâëåíèå ïðî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê íà
ðàñòÿæåíèå è ñæàòèå âåäåòñÿ ïî ïðåäåëó òåêó÷åñòè ((òð è (òñ ). Ïðèíÿòî
ñ÷èòàòü, ÷òî (òð ( (òñ.
Ñóùåñòâóþò ìàòåðèàëû, ñïîñîáíûå âîñïðèíèìàòü ïðè ðàñòÿæåíèè áîëüøèå
íàãðóçêè, ÷åì ïðè ñæàòèè. Ýòî îáû÷íî ìàòåðèàëû, èìåþùèå âîëîêíèñòóþ
ñòðóêòóðó, — äåðåâî è íåêîòîðûå òèïû ïëàñòìàññ. Ýòèì ñâîéñòâîì îáëàäàþò
è íåêîòîðûå ìåòàëëû, íàïðèìåð ìàãíèé. Äåëåíèå ìàòåðèàëîâ íà ïëàñòè÷íûå
è õðóïêèå ÿâëÿåòñÿ óñëîâíûì íå òîëüêî ïîòîìó, ÷òî ìåæäó òåìè è äðóãèìè
íå ñóùåñòâóåò ðåçêîãî ïåðåõîäà â ïîêàçàòåëå (. Â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé
èñïûòàíèÿ ìíîãèå õðóïêèå ìàòåðèàëû ñïîñîáíû âåñòè ñåáÿ êàê ïëàñòè÷íûå, à
ïëàñòè÷íûå — êàê õðóïêèå.
Î÷åíü áîëüøîå âëèÿíèå íà ïðîÿâëåíèå ñâîéñòâ ïëàñòè÷íîñòè è õðóïêîñòè
îêàçûâàåò âðåìÿ íàãðóæåíèÿ è òåìïåðàòóðíîå âîçäåéñòâèå. Ïðè áûñòðîì
íàãðóæåíèè áîëåå ðåçêî ïðîÿâëÿåòñÿ ñâîéñòâî õðóïêîñòè, à ïðè äëèòåëüíîì
âîçäåéñòâèè íàãðóçîê — ñâîéñòâî ïëàñòè÷íîñòè. Íàïðèìåð, õðóïêîå ñòåêëî
ñïîñîáíî ïðè äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè íàãðóçêè ïðè íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðå
ïîëó÷àòü îñòàòî÷íûå äåôîðìàöèè. Ïëàñòè÷íûå æå ìàòåðèàëû, òàêèå, êàê
ìàëîóãëåðîäèñòàÿ ñòàëü, ïîä âîçäåéñòâèåì ðåçêîé óäàðíîé íàãðóçêè
ïðîÿâëÿþò õðóïêèå ñâîéñòâà.
Îäíîé èç îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé, ïîçâîëÿþùèõ èçìåíÿòü â
íóæíîì íàïðàâëåíèè ñâîéñòâà ìàòåðèàëà, ÿâëÿåòñÿ òåðìîîáðàáîòêà.Èçâåñòíî,
íàïðèìåð, ÷òî çàêàëêà ðåçêî ïîâûøàåò ïðî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè ñòàëè è
îäíîâðåìåííî ñíèæàåò åå ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà. Äëÿ áîëüøèíñòâà øèðîêî
ïðèìåíÿåìûõ â ìàøèíîñòðîåíèè ìàòåðèàëîâ õîðîøî èçâåñòíû òå ðåæèìû
òåðìîîáðàáîòêè, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò ïîëó÷åíèå íåîáõîäèìûõ ìåõàíè÷åñêèõ
õàðàêòåðèñòèê ìàòåðèàëà.
Èñïûòàíèå îáðàçöîâ íà ðàñòÿæåíèå è ñæàòèå äàåò îáúåêòèâíóþ îöåíêó
ñâîéñòâ ìàòåðèàëà. Â ïðîèçâîäñòâå, îäíàêî, äëÿ îïåðàòèâíîãî êîíòðîëÿ íàä
êà÷åñòâîì èçãîòîâëÿåìûõ äåòàëåé ýòîò ìåòîä èñïûòàíèÿ ïðåäñòàâëÿåò â ðÿäå
ñëó÷àåâ çíà÷èòåëüíûå íåóäîáñòâà. Íàïðèìåð, ïðè ïîìîùè èñïûòàíèÿ íà
ðàñòÿæåíèå è ñæàòèå òðóäíî êîíòðîëèðîâàòü ïðàâèëüíîñòü òåðìîîáðàáîòêè
ãîòîâûõ èçäåëèé. Ïîýòîìó íà ïðàêòèêå áîëüøåé ÷àñòüþ ïðèáåãàþò ê
ñðàâíèòåëüíîé îöåíêå ñâîéñòâ ìàòåðèàëà ïðè ïîìîùè ïðîáû íà òâåðäîñòü.
Ïîä òâåðäîñòüþ ïîíèìàåòñÿ ñïîñîáíîñòü ìàòåðèàëà ïðîòèâîäåéñòâîâàòü
ìåõàíè÷åñêîìó ïðîíèêíîâåíèþ â íåãî ïîñòîðîííèõ òåë. Ïîíÿòíî, ÷òî òàêîå
îïðåäåëåíèå òâåðäîñòè ïîâòîðÿåò, ïî ñóùåñòâó, îïðåäåëåíèå ñâîéñòâ
ïðî÷íîñòè.  ìàòåðèàëå ïðè âäàâëèâàíèè â íåãî îñòðîãî ïðåäìåòà âîçíèêàþò
ìåñòíûå ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè, ñîïðîâîæäàþùèåñÿ ïðè äàëüíåéøåì
óâåëè÷åíèè ñèë ìåñòíûì ðàçðóøåíèåì. Ïîýòîìó ïîêàçàòåëü òâåðäîñòè ñâÿçàí
ñ ïîêàçàòåëÿìè ïðî÷íîñòè è ïëàñòè÷íîñòè è çàâèñèò îò êîíêðåòíûõ óñëîâèé
âåäåíèÿ, èñïûòàíèÿ.
Íàèáîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ïðîáû ïî Áðèíåëþ è ïî
Ðîêâåëëó.  ïåðâîì ñëó÷àå â ïîâåðõíîñòü èññëåäóåìîé äåòàëè âäàâëèâàåòñÿ
ñòàëüíîé øàðèê äèàìåòðîì 10 ìì, âî âòîðîì — àëìàçíûé îñòðûé íàêîíå÷íèê.
Ïî îáìåðó ïîëó÷åííîãî îòïå÷àòêà ñóäÿò î òâåðäîñòè ìàòåðèàëà.
Èñïûòàòåëüíàÿ ëàáîðàòîðèÿ îáû÷íî ðàñïîëàãàåò ñîñòàâëåííîé ïóòåì
ýêñïåðèìåíòîâ ïåðåâîäíîé òàáëèöåé, ïðè ïîìîùè êîòîðîé ìîæíî ïðèáëèæåííî
ïî ïîêàçàòåëþ òâåðäîñòè îïðåäåëèòü ïðåäåë ïðî÷íîñòè ìàòåðèàëà. Òàêèì
îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå ïðîáû íà òâåðäîñòü óäàåòñÿ îïðåäåëèòü ïðî÷íîñòíûå
ïîêàçàòåëè ìàòåðèàëà, íå ðàçðóøàÿ äåòàëè.
Âëèÿíèå òåìïåðàòóðû è ôàêòîðà âðåìåíè íà ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè
ìàòåðèàëà
Âñå ñêàçàííîå âûøå î ñâîéñòâàõ ìàòåðèàëîâ îòíîñèëîñü ê èñïûòàíèÿì â òàê
íàçûâàåìûõ íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ, íî äèàïàçîí òåìïåðàòóð, â ïðåäåëàõ
êîòîðîãî ðåàëüíî ðàáîòàþò êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû, âûõîäèò äàëåêî çà
ðàìêè óêàçàííûõ íîðìàëüíûõ óñëîâèé. Åñòü êîíñòðóêöèè, ãäå ìàòåðèàë
íàõîäèòñÿ ïîä äåéñòâèåì ÷ðåçâû÷àéíî âûñîêèõ òåìïåðàòóð, êàê, íàïðèìåð, â
ñòåíêàõ êàìåð âîçäóøíî-ðåàêòèâíûõ è ðàêåòíûõ äâèãàòåëåé. Èìåþòñÿ
êîíñòðóêöèè, ãäå, íàïðîòèâ, ðàáî÷èå òåìïåðàòóðû îêàçûâàþòñÿ íèçêèìè.
Ýòî—ýëåìåíòû õîëîäèëüíûõ óñòàíîâîê è ðåçåðâóàðû, ñîäåðæàùèå æèäêèå ãàçû.
 øèðîêèõ ïðåäåëàõ èçìåíÿþòñÿ òàêæå è ñêîðîñòè íàãðóæåíèÿ, è âðåìÿ
äåéñòâèÿ âíåøíèõ ñèë. Ñóùåñòâóþò íàãðóçêè, âåñüìà ìåäëåííî ìåíÿþùèåñÿ è
áûñòðî ìåíÿþùèåñÿ. Åñòü íàãðóçêè, äåéñòâóþùèå ãîäàìè, à åñòü òàêèå,
âðåìÿ äåéñòâèÿ êîòîðûõ èñ÷èñëÿåòñÿ ìèëëèîííûìè äîëÿìè ñåêóíäû. Ïîíÿòíî,
÷òî è çàâèñèìîñòè îò óêàçàííûõ îáñòîÿòåëüñòâ ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà
ìàòåðèàëîì áóäóò ïðîÿâëÿòüñÿ ïî-ðàçíîìó. Îáîáùàþùèé àíàëèç ñâîéñòâ
ìàòåðèàëà ñ ó÷åòîì òåìïåðàòóðû è âðåìåíè îêàçûâàåòñÿ î÷åíü ñëîæíûì è íå
óêëàäûâàåòñÿ è ïðîñòûå ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åííûå êðèâûå, ïîäîáíûå
äèàãðàììàì ðàñòÿæåíèÿ. Ôóíêöèîíàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó ÷åòûðüìÿ
ïàðàìåòðàìè (, (, òåìïåðàòóðîé t° è âðåìåíåì t
f((,(, t°, t)=0
íå ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íîé è ñîäåðæèò â ñëîæíîì âèäå äèôôåðåíöèàëüíûå è
èíòåãðàëüíûå ñîîòíîøåíèÿ âõîäÿùèõ â íåå âåëè÷èí. Òàê êàê â îáùåì âèäå
àíàëèòè÷åñêîå èëè ãðàôè÷åñêîå îïèñàíèå óêàçàííîé ôóíêöèè äàòü íå
óäàåòñÿ, òî âëèÿíèå òåìïåðàòóðû è ôàêòîðà âðåìåíè ðàññìàòðèâàåòñÿ â
íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðèìåíèòåëüíî ê ÷àñòíûì êëàññàì çàäà÷. Äåëåíèå íà êëàññû
ïðîèçâîäèòñÿ è îñíîâíîì ïî òèïó äåéñòâóþùèõ âíåøíèõ ñèë. Ðàçëè÷àþò
ìåäëåííî èçìåíÿþùèåñÿ, áûñòðî è âåñüìà áûñòðî èçìåíÿþùèåñÿ íàãðóçêè.
Îñíîâíûìè ÿâëÿþòñÿ ìåäëåííî èçìåíÿþùèåñÿ, èëè ñòàòè÷åñêèå íàãðóçêè.
Ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ ýòèõ íàãðóçîê âî âðåìåíè íàñòîëüêî ìàëà, ÷òî
êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ, êîòîðóþ ïîëó÷àþò ïåðåìåùàþùèåñÿ ÷àñòèöû
äåôîðìèðóåìîãî òåëà, ñîñòàâëÿåò íè÷òîæíî ìàëóþ äîëþ îò ðàáîòû âíåøíèõ
ñèë. Èíà÷å ãîâîðÿ, ðàáîòà âíåøíèõ ñèë ïðåîáðàçóåòñÿ òîëüêî â óïðóãóþ
ïîòåíöèàëüíóþ ýíåðãèþ, à òàêæå â íåîáðàòèìóþ òåïëîâóþ ýíåðãèþ, ñâÿçàííóþ
ñ ïëàñòè÷åñêèìè äåôîðìàöèÿìè òåëà. Èñïûòàíèå ìàòåðèàëîâ â òàê íàçûâàåìûõ
íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ïðîèñõîäèò ïîä äåéñòâèåì ñòàòè÷åñêèõ íàãðóçîê
Åñëè âåñòè èñïûòàíèÿ íà ðàñòÿæåíèå ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ îáðàçöà,
îñòàâàÿñü â ïðåäåëàõ «íîðìàëüíûõ» ñêîðîñòåé äåôîðìàöèè
òî ìîæíî â îïðåäåëåííîì èíòåðâàëå ïîëó÷èòü çàâèñèìîñòü ìåõàíè÷åñêèõ
õàðàêòåðèñòèê îò òåìïåðàòóðû. Ýòà çàâèñèìîñòü îáóñëîâëåíà òåìïåðàòóðíûì
èçìåíåíèåì âíóòðèêðèñòàëëè÷åñêèõ è ìåæêðèñòàëëè÷åñêèõ ñâÿçåé, à â
íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ è ñòðóêòóðíûìè èçìåíåíèÿìè ìàòåðèàëà.
Ðèñ. 13
Íà ðèñ. 13 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû ìîäóëÿ óïðóãîñòè Å,
ïðåäåëà òåêó÷åñòè (òð, ïðåäåëà ïðî÷íîñòè (âð è óäëèíåíèÿ ïðè ðàçðûâå (
äëÿ ìàëîóãëåðîäèñòîé ñòàëè â èíòåðâàëå 0—500°Ñ. Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ
êðèâûõ, ìîäóëü óïðóãîñòè â ïðåäåëàõ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû äî 300°Ñ
ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ. Áîëåå ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ ïðåòåðïåâàþò
âåëè÷èíà (âð è, îñîáåííî, (, ïðè÷åì èìååò ìåñòî, êàê ãîâîðÿò,
«îõðóï÷èâàíèå» ñòàëè — óäëèíåíèå ïðè ðàçðûâå óìåíüøàåòñÿ. Ïðè äàëüíåéøåì
óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû ïëàñòè÷íûå ñâîéñòâà ñòàëè âîññòàíàâëèâàþòñÿ, à
ïðî÷íîñòíûå ïîêàçàòåëè áûñòðî ïàäàþò.
×åì âûøå òåìïåðàòóðà, òåì òðóäíåå îïðåäåëèòü ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè
ìàòåðèàëà.
Èçìåíåíèå âî âðåìåíè äåôîðìàöèé è íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþùèõ â íàãðóæåííîé
äåòàëè, íîñèò íàçâàíèå ïîëçó÷åñòè.
×àñòíûì ïðîÿâëåíèåì ïîëçó÷åñòè ÿâëÿåòñÿ ðîñò íåîáðàòèìûõ äåôîðìàöèé ïðè
ïîñòîÿííîì íàïðÿæåíèè. Ýòî ÿâëåíèå íîñèò íàçâàíèå ïîñëåäåéñòâèÿ.
Íàãëÿäíîé èëëþñòðàöèåé ïîñëåäåéñòâèÿ ìîæåò ñëóæèòü íàáëþäàåìîå
óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ äèñêà è ëîïàòîê ãàçîâîé òóðáèíû, íàõîäÿùèõñÿ ïîä
âîçäåéñòâèåì áîëüøèõ öåíòðîáåæíûõ ñèë è âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Ýòî
óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ íåîáðàòèìî è ïðîÿâëÿåòñÿ îáû÷íî ïîñëå ìíîãèõ ÷àñîâ
ðàáîòû äâèãàòåëÿ.
Äðóãèì ÷àñòíûì ïðîÿâëåíèåì ñâîéñòâ ïîëçó÷åñòè ÿâëÿåòñÿ ðåëàêñàöèÿ —
ñàìîïðîèçâîëüíîå èçìåíåíèå âî âðåìåíè íàïðÿæåíèé ïðè íåèçìåííîé
äåôîðìàöèè. Ðåëàêñàöèþ ìîæíî íàáëþäàòü, â ÷àñòíîñòè, íà ïðèìåðå
îñëàáëåíèÿ çàòÿæêè áîëòîâûõ ñîåäèíåíèé, ðàáîòàþùèõ â óñëîâèÿõ âûñîêèõ
òåìïåðàòóð.
Ðèñ. 14
Âèä äèàãðàìì ðåëàêñàöèè, äàþùèõ çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ îò âðåìåíè,
ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 14. Îñíîâíûìè ìåõàíè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè
ìàòåðèàëà â óñëîâèÿõ ïîëçó÷åñòè ÿâëÿþòñÿ ïðåäåë äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè è
ïðåäåë ïîëçó÷åñòè.
Ïðåäåëîì äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè íàçûâàåòñÿ îòíîøåíèå íàãðóçêè, ïðè
êîòîðîé ïðîèñõîäèò ðàçðóøåíèå ðàñòÿíóòîãî îáðàçöà ÷åðåç çàäàííûé
ïðîìåæóòîê âðåìåíè, ê ïåðâîíà÷àëüíîé ïëîùàäè ñå÷åíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäåë äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè çàâèñèò îò çàäàííîãî
ïðîìåæóòêà âðåìåíè äî ìîìåíòà ðàçðóøåíèÿ. Ïîñëåäíèé âûáèðàåòñÿ ðàâíûì
ñðîêó ñëóæáû äåòàëè è ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò äåñÿòêîâ ÷àñîâ äî ñîòåí
òûñÿ÷ ÷àñîâ. Ñîîòâåòñòâåííî ñòîëü øèðîêîìó äèàïàçîíó èçìåíåíèÿ âðåìåíè
ìåíÿåòñÿ è ïðåäåë äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè. Ñ óâåëè÷åíèåì âðåìåíè îí ïàäàåò.
Ïðåäåëîì ïîëçó÷åñòè íàçûâàåòñÿ íàïðÿæåíèå, ïðè êîòîðîì ïëàñòè÷åñêàÿ
äåôîðìàöèÿ çà çàäàííûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè äîñòèãàåò çàäàííîé âåëè÷èíû.
Êàê âèäèì, äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà ïîëçó÷åñòè íåîáõîäèìî çàäàòü èíòåðâàë
âðåìåíè (êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ ñðîêîì ñëóæáû äåòàëè) è èíòåðâàë
äîïóñòèìûõ äåôîðìàöèé (êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè
äåòàëè). Ïðåäåë äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè è ïðåäåë ïîëçó÷åñòè ñèëüíî çàâèñÿò
îò òåìïåðàòóðû. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû îíè óìåíüøàþòñÿ.
Ñðåäè ðàçëè÷íûõ òèïîâ ñòàòè÷åñêèõ íàãðóçîê îñîáîå ìåñòî çàíèìàþò
ïåðèîäè÷åñêè èçìåíÿþùèåñÿ, èëè öèêëè÷åñêèå, íàãðóçêè. Âîïðîñû ïðî÷íîñòè
ìàòåðèàëîâ â óñëîâèÿõ òàêèõ íàãðóçîê ñâÿçûâàþòñÿ ñ ïîíÿòèÿìè
âûíîñëèâîñòè èëè óñòàëîñòè ìàòåðèàëà.
Ïîñëå ñòàòè÷åñêèõ ðàññìîòðèì êëàññ äèíàìè÷åñêèõ, íàãðóçîê.
Ê îöåíêå ýòèõ íàãðóçîê ñóùåñòâóþò äâà ïîäõîäà. Ñ îäíîé ñòîðîíû, íàãðóçêà
ñ÷èòàåòñÿ áûñòðî èçìåíÿþùåéñÿ, åñëè îíà âûçûâàåò çàìåòíûå ñêîðîñòè
÷àñòèö äåôîðìèðóåìîãî òåëà, ïðè÷åì íàñòîëüêî áîëüøèå, ÷òî ñóììàðíàÿ
êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ äâèæóùèõñÿ ìàññ ñîñòàâëÿåò óæå çíà÷èòåëüíóþ äîëþ îò
îáùåé ðàáîòû, âíåøíèõ ñèë. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ íàãðóçêè
ìîæåò áûòü ñâÿçàíà ñî ñêîðîñòüþ ïðîòåêàíèÿ ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé.
Íàãðóçêà ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê áûñòðî èçìåíÿþùàÿñÿ, åñëè çà âðåìÿ
íàãðóæåíèÿ òåëà ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè íå óñïåâàþò îáðàçîâàòüñÿ
ïîëíîñòüþ. Ýòî çàìåòíî ñêàçûâàåòñÿ íà õàðàêòåðå íàáëþäàåìûõ çàâèñèìîñòåé
ìåæäó äåôîðìàöèÿìè è íàïðÿæåíèÿìè.
Ïåðâûé êðèòåðèé â îöåíêå áûñòðî èçìåíÿþùèõñÿ íàãðóçîê èñïîëüçóåòñÿ â
îñíîâíîì ïðè àíàëèçå âîïðîñîâ êîëåáàíèé óïðóãèõ òåë, âòîðîé — ïðè
èçó÷åíèè ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ â ñâÿçè ñ ïðîöåññàìè áûñòðîãî
äåôîðìèðîâàíèÿ. Ïîñêîëüêó ïðè áûñòðîì íàãðóæåíèè îáðàçîâàíèå
ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé íå óñïåâàåò ïîëíîñòüþ çàâåðøèòüñÿ, ìàòåðèàë ñ
óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ñòàíîâèòñÿ áîëåå õðóïêèì è âåëè÷èíà (
óìåíüøàåòñÿ. Òàê êàê ñêîëüæåíèå ÷àñòèö îáðàçöà ïî íàêëîííûì ïëîùàäêàì
çàòðóäíåíî, äîëæíà íåñêîëüêî óâåëè÷èòüñÿ ðàçðóøàþùàÿ íàãðóçêà. Ñêàçàííîå
èëëþñòðèðóåòñÿ ñîïîñòàâëåíèåì äèàãðàìì ðàñòÿæåíèÿ ïðè ìåäëåííî è áûñòðî
èçìåíÿþùèõñÿ ñèëàõ (ðèñ. 15).
Íàèáîëåå çàìåòíî ñêàçûâàåòñÿ âëèÿíèå ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ïðè âûñîêèõ
òåìïåðàòóðàõ. Â íàãðåòîì ìåòàëëå óæå ïðè ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîì
óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè íàãðóæåíèÿ îáíàðóæèâàåòñÿ òåíäåíöèÿ ê óâåëè÷åíèþ (âð
è óìåíüøåíèþ (.
Ðèñ. 15
Ïîñëåäíèì èç òðåõ ðàññìàòðèâàåìûõ âèäîâ íàãðóçîê ÿâëÿþòñÿ âåñüìà áûñòðî
èçìåíÿþùèåñÿ âî âðåìåíè íàãðóçêè. Ñêîðîñòü èõ èçìåíåíèÿ íàñòîëüêî
âåëèêà, ÷òî ðàáîòà âíåøíèõ ñèë ïî÷òè ïîëíîñòüþ ïåðåõîäèò â êèíåòè÷åñêóþ
ýíåðãèþ äâèæóùèõñÿ ÷àñòèö òåëà, à ýíåðãèÿ óïðóãèõ è ïëàñòè÷åñêèõ
äåôîðìàöèé îêàçûâàåòñÿ ñðàâíèòåëüíî ìàëîé.
Âåñüìà áûñòðî èçìåíÿþùèåñÿ íàãðóçêè âîçíèêàþò ïðè óäàðå òåë, äâèæóùèõñÿ
ñî ñêîðîñòÿìè â íåñêîëüêî ñîòåí ìåòðîâ â ñåêóíäó è âûøå. Ñ ýòèìè
íàãðóçêàìè ïðèõîäèòñÿ èìåòü äåëî ïðè èçó÷åíèè âîïðîñîâ
áðîíåïðîáèâàåìîñòè, ïðè îöåíêå ðàçðóøàþùåãî äåéñòâèÿ âçðûâíîé âîëíû, ïðè
èññëåäîâàíèè ïðîáèâíîé ñïîñîáíîñòè ìåæïëàíåòíîé ïûëè, âñòðå÷àþùåéñÿ íà
ïóòè êîñìè÷åñêîãî êîðàáëÿ.
Òàê êàê ýíåðãèÿ äåôîðìàöèè ìàòåðèàëà â óñëîâèÿõ âåñüìà áîëüøèõ ñêîðîñòåé
íàãðóæåíèÿ îêàçûâàåòñÿ ñðàâíèòåëüíî ìàëîé, òî ñâîéñòâà ìàòåðèàëà êàê
òâåðäîãî òåëà èìåþò â äàííîì ñëó÷àå âòîðîñòåïåííîå çíà÷åíèå. Íà ïåðâûé
ïëàí âûñòóïàþò çàêîíû äâèæåíèÿ ëåãêî äåôîðìèðóåìîé (ïî÷òè æèäêîé) ñðåäû,
è îñîáóþ ðîëü ïðèîáðåòàþò âîïðîñû ôèçè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ è ôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ ìàòåðèàëà â íîâûõ óñëîâèÿõ.
Íåïðàâèëüíàÿ êîäèðîâêà â òåêñòå? Â ðàáîòå íå äîñòàåò êàêèõ ëèáî êàðòèíîê? Äîêóìåíò îòôîðìàòèðîâàí íåêîððåêòíî?
Âû ìîæåòå ñêà÷àòü ïðàâèëüíî îòôîðìàòèðîâàííóþ ðàáîòó
Ñêà÷àòü ðåôåðàò