Меню

Что такое истинное напряжение при разрыве



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Истинное напряжение

Различают условное и истинное напряжение . Под условным напряжением понимается отношение силы, действующей на тело, к первоначальной площади его поперечного сечения. Истинное напряжение соответствует отношению действующей силы к площади поперечного сечения тела в каждый данный момент деформации. [16]

Изменение истинных напряжений и деформаций в интервале квазистатического разрушения зависит, помимо указанных свойств самого материала, также от величины действующей нагрузки. Последняя определяет остаточную накопленную деформацию ( остаточное сужение) при мягком нагружении. С уменьшением величины нагрузки остаточное сужение при разрушении снижается и истинные напряжения и деформации до момента образования трещины приближаются к условным. [17]

Кривая истинных напряжений у сталей аустенитного типа лежит значительно выше, чем у других сталей. [18]

Диаграмма истинных напряжений в координатах s — q, типичная для большинства пластичных металлов, представлена на фиг. [19]

Определение истинных напряжений является одним из важных условий для оценки эксплуатационных возможностей деталей и конструкций. [20]

Эпюры истинных напряжений получены сложением номинальных и остаточных напряжений. [21]

Диаграмма истинных напряжений , полученных делением нагрузок на истинную площадь поперечного сечения, показана на рис. 23 штрих-пунктирной линией. [23]

Зависимость истинных напряжений от деформаций s показана в виде кривой ОВ С диаграммы растяжения на фиг. Продолжить кривую a F ( e), представляющую истинные напряжения, за точку С, соответствующую максимуму нагрузки Р или напряжения о0, допустимо лишь при условии, если мы измерим площади минимальных поперечных сечений в шейке образца. [24]

Расчет истинного напряжения в точках произведен с по-мощью метода фотоупругости. [26]

Кривая истинных напряжений в начале мало отличается от кривой напряжений условной диаграммы растяжений, так как до предела текучести изменения площади поперечного сечения очень малы. За пределом текучести, особенно после достижения предела прочности и образования HI образно шейки кривая ипинных напряжении резко направляется вверх. [27]

Диаграмма истинных напряжений для стали 10 представлена на фиг. [28]

Величина истинного напряжения стра3р, при котором наступает разрушение металла при осевом растяжении, также может быть принята за характеристику прочности металла в данном состоянии вне зависимости от схемы напряженного состояния. Поэтому при анализе поведения металла при различных схемах напряженного состояния будем считать, что разрушение должно наступать тогда, когда наибольшее главное напряжение а достигнет величины огразр, вызывающей разрушение при осевом растяжении. [29]

Читайте также:  Анализ крови при головной боли напряжения

Величины истинных напряжений внесены в последний столбец таблицы. [30]

Источник

Методы испытания стали

Стальные изделия, используемые для создания строительных конструкций, в процессе эксплуатации испытывают значительные напряжения на растяжение, сжатие, резкие механические воздействия. Прилагаемые усилия могут быть как статическими, так и динамическими. Для обеспечения прочности и долговечности конструкции необходимо использовать металлоизделия с механическими характеристиками, соответствующими запланированным эксплуатационным нагрузкам. Испытания на растяжение – один из наиболее распространенных методов определения марки стали или решения спорных вопросов при расследовании причин возникновения нештатных ситуаций и аварий.

Характеристики, определяемые при статических испытаниях на растяжение

Исследования осуществляются в испытательных машинах с ручным или гидравлическим приводом. Второй вариант обеспечивает возможность создания гораздо большей мощности. По результатам исследований составляют диаграмму растяжения.

При механических статических испытаниях на растяжение, проводимых в соответствии с ГОСТом 1497-84, определяют комплекс свойств стали.

Характеристики прочности

  • Предел пропорциональности – Ϭп. Характеризует напряжение, выше которого прекращает свое действие закон Гука. После наклепа металла, который, например, осуществляется при холодном деформировании, Ϭп возрастает в 1,5-1,8 раза.

Определение! В законе Гука утверждается, что деформация, образующаяся в упругом теле, прямо пропорциональна прилагаемому усилию.

  • Предел текучести – Ϭт. Это нагрузка, при которой деформация повышается при постоянном напряжении. Присутствующая явно горизонтальная площадка на диаграмме может отсутствовать. В этой ситуации устанавливают условный Ϭт, при котором остаточные деформации примерно равны 0,2%.
  • Предел прочности (временное сопротивление разрыву) – Ϭв. Это максимальное усилие, при котором образец не разрушается. Его превышение приведет к разрыву стержня.
  • Напряжение разрыва – Ϭр. При испытаниях на прочность определяют два вида напряжения разрыва – условное и истинное.

Характеристики упругости

  • Предел упругости – Ϭу. Соответствует нагрузке, при которой остаточное удлинение равно 0,05%. Значения Ϭу и Ϭп на диаграмме находятся рядом, поэтому Ϭу устанавливается при очень тонких исследованиях.

Характеристики пластичности

  • Относительное остаточное удлинение. Определяется по формуле Δ=(L1-L0)*100% / L0, в которой L0 – исходная длина образца, L1 – расчетная после окончания исследований.
  • Относительное остаточное сужение. Ψ=(А0-Аш)*100% / А0, А0 – площадь сечения стержня до испытаний, Аш – площадь сечения шейки.
Читайте также:  Стабилизатор напряжения это электрическое устройство

Нормативные образцы для проведения статических испытаний на растяжение

Для осуществления испытаний изготавливают образцы круглого или прямоугольного сечения. Нормативы регламентируют как размеры образцов, так и способы механической обработки. Основные условия – однородность размеров по длине, соосность, хорошо обработанная поверхность, на которой должны отсутствовать царапины, порезы. Шероховатость нормируемая.

Длина образцов круглого поперечного сечения:

  • коротких – 4-5 диаметров;
  • нормальных – 10 диаметров.

Чаще всего изготавливают образцы диаметрами 6, 10, 20 мм. Перед началом испытательных работ образцы измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях в трех местах. Точность измерений – 0,5 мм. Ширину и толщину плоских образцов измеряют по краям и в центре обмеряемой плоскости. Площадь сечения определяется с точностью 0,5%. Точность измерения длины образца – 0,1 мм.

Динамические испытания стальных образцов

Основной вид такого исследования – испытания на изгиб, производимые по ГОСТу 9454-78. При таком виде анализа стальных образцов закон подобия неактуален, поэтому используют образцы с размерами и формой надреза, строго соответствующими нормативам. Основной образец имеет квадратное сечение площадью 10х10 мм и следующие виды надрезов:

  • U-образный (образцы Шарпи) – располагается в середине стержня. Такие образцы применяются для установления норм для стержней, на которые будет наноситься V-образный надрез.
  • V-образный (образцы Менаже). Основной тип стальных стержней, применяемый для исследований материалов, которые будут использоваться в конструкциях ответственного назначения.
  • С Т-образным концентратором. Размеры стержней имеют несколько вариантов. Такие образцы применяют при исследованиях сплавов, предназначенных для эксплуатации в конструкциях, в которых важным является сопротивление росту трещин.

В результате динамических испытаний на изгиб рассчитывают величину ударной вязкости – характеристики, которая зависит от сочетания прочностных и пластических свойств стали. Чем она выше, тем надежней материал работает при динамических нагрузках.

Все стали, изделия из которых предназначаются для эксплуатации при динамических нагрузках, подвергаются испытаниям на ударный изгиб. В зависимости от запланированных рабочих условий, ударную вязкость определяют при нормальных, пониженных или повышенных температурах.

Источник

ISopromat.ru

Диаграмма напряжений показывает основные механические характеристики материалов (в основном металлов).

Для построения диаграммы используют диаграмму растяжения испытуемого образца, изготовленного из материала, характеристики которого требуется изучить.

Читайте также:  Контрольные кабели рабочее напряжение

После эксперимента по испытанию на растяжение, на полученной диаграмме F-Δl отмечаются несколько характерных точек, в которых определяются значения растягивающих усилий F и соответствующие им абсолютные деформации Δl .

Далее для полученных значений точек диаграммы определяются соответствующие им нормальные напряжения σ , по формуле:

где:
Fi — значение растягивающей силы в характерной точке диаграммы;
A — площадь поперечного сечения рабочей части образца,

где l — начальная длина рабочей части испытуемого образца.

Затем по полученным данным в системе координат σ-ε строится диаграмма напряжений (рис. 1)

Диаграмма напряжений

Рис. 1 Условная и истинная диаграмма напряжений для малоуглеродистой стали

По этой диаграмме определяются следующие механические характеристики материала:

σ пц — предел пропорциональности
Определяется как крайняя верхняя точка начального прямолинейного участка диаграммы.

σт — предел текучести
Точка после которой линия диаграммы некоторое время движется параллельно оси деформаций ε .

Практически горизонтальный участок диаграммы, следующий за пределом текучести называется площадкой текучести.

σ пч — предел прочности ( σ в — временное сопротивление)
Высшая точка условной диаграммы;

σ р — напряжение в момент разрыва образца ( σ р у — условное и σ р и — истинное).

Конечная точка диаграммы, при которой происходит разрыв образца.

  • условное напряжение в момент разрыва
    σр у = Fр / A
  • истинное напряжение при разрыве
    σр и = Fр / Aш

здесь Aш — площадь поперечного сечения в области «шейки» образца.

При более тонких испытаниях по данной диаграмме можно определить предел упругости стали.

На рисунке 1 штриховой линией показан фрагмент истинной диаграммы напряжений. Возрастание напряжений после прохождения предела прочности объясняется тем, что в этот момент в рабочей части образца образуется локальное утоньшение («шейка») уменьшающая его площадь поперечного сечения A , что в свою очередь приводит к увеличению напряжений при уменьшающейся величине растягивающей силы.

Кроме того, по диаграмме напряжений можно приближенно определить величину модуля упругости I рода материала образца:

он определяется как отношение напряжений и относительных деформаций, для любой точки диаграммы расположенной от ее начала до предела пропорциональности, либо как тангенс угла наклона начального участка диаграммы к оси ε .

Источник