Диаграмма напряжение

В результате испытаний на растяжение (сжатие) получают диаграмму, отражающую зависимость между напряжением а и деформацией в. Типичная диаграмма напряжений при растяжении образца из низкоуглеродистой стали приведена на рис. 13. При построении таких диаграмм напряжения в поперечном сечении образца подсчитывают исходя из первоначальной площади этого сечения. Поэтому эти диаграммы называют условными характеристиками материала.

Рис. 13. Диаграмма напряжений при растяжении низкоуглеродистой стали

Рис. S. Диаграмма напряжений в ремне

Диаграмма суммарных напряжений дана на рис. 5. Наибольшее напряжение в точке набегания ведущей ветви на малый шкив

К ст. Реактивная лампа,. Схема реактивной лампы (а) и векторная диаграмма напряжений и силы тока (б): Ia — сила тока в цепи анода; Яо и Со — резистор и конденсатор фазосдвигающей (на 90°) цепи; L и С — индуктивность и ёмкость колебательного контура; [7а — напряжение на аноде лампы; [/с — напряжение на управляющей сетке лампы

В результате испытаний на растяжение (сжатие) получают диаграмму, отражающую зависимость между напряжением а и деформацией е. Типичная диаграмма напряжений при растяжении образца из низкоуглеродистой стали приведена на рис. 13. При построении таких диаграмм напряжения в поперечном сечении образца подсчитывают исходя из первоначальной площади этого сечения. Поэтому эти диаграммы называют условными характеристиками материала.

Рис. 13. Диаграмма напряжений Рис. 14. К определению услов-при растяжении низкоуглеродис- него предела текучести

Рис. 5. Диаграмма напряжений в ремне

стали, подвергнутой циклическому нагр ужению.— В кн.: Внутреннее трение в металлах и сплавах. М., «Наука», 1966. •87. Ровинский Б. М., Рыбакова Л. М., Меренкова Р. Ф. Диаграмма «напряжений — деформаций» и структурные изменения в металле при малоцикловой усталости.— В кн.: Прочность при малом числе циклов нагр ужения. М., «Наука», 1969.

Была рассмотрена диаграмма напряжений при растяжении пластичной стали, как достаточно характерная вообще для пластичных материалов. Вообще же у каждого из материалов в очертании диаграммы напряжений имеется некоторая специфика. На рис. 2.22 приведены диаграммы напряжений при растяжении ряда пластичных материалов.

Рис. 2.23. Диаграмма напряжений при растяжении хрупкого ма-

— — — — диаграмма напряжение — деформация 404

— — — — диаграмма напряжение — деформация 346

ческого течения. , Последнее, очевидно, обусловлено изменением механизма деформации в наноструктурных металлах, когда наряду с действием внутризеренного дислокационного скольжения развивается зернограничное проскальзывание (ЗГП) уже при относительно низких температурах [61, 327]. На рис. 5.^приведена диаграмма «напряжение-деформация» для такого же образца Си, подвергнутого дополнительному 3-минутному отжигу при 473 К. Такой короткий отжиг не приводит к заметному росту зерен, однако ведет к возврату дефектной структуры их границ, выраженному в резком уменьшении внутренних напряжений [327]. Видно, что несмотря на аналогичный размер зерен, имеется весьма существенная разница деформационного поведения в этих двух состояниях. После кратковременного отжига вид кривой становится похожим на вид кривой, соответствующей крупнокристаллической Си. Этот результат очень важен и показывает, что на прочностные свойства наноструктурных материалов может влиять не только средний размер зерна, но и дефектная структура границ зерен.

Диаграмма «напряжение растяжения — остаточная деформация решетки» образцов-, из стали 45

литов. Кристаллиты поверхностного слоя лишь односторонне связаны с соседними зернами и, как показано в работе [68], при деформировании образца в упругой области могут плавно или •скачкообразно поворачиваться на углы в десятки минут и заметно смещаться. Эти результаты, полученные методом непрерывного рентгенографирования образцов из дюралюминия при их растяжении, кроме того, показали, что невозможно построить диаграмму «напряжение — деформация решетки» для одного зерна, так как в процессе растяжения оно выходит из отражающего положения или путем поворота, или путем смещения. Обычная диаграмма -«напряжение — деформация решетки» является усредненной для всего набора кристаллитов поверхностного слоя.

Представленные результаты дают основание предполагать, что-в приповерхностных слоях реализуются аномально облегченные энергетические условия пластического течения. С другой стороны, известны данные, свидетельствующие о барьерной роли поверхности и приповерхностных слоев в общем процессе макропласти-ческой деформации [69]. Поэтому о большей или меньшей прочности приповерхностного слоя по сравнению с объемом следует говорить исходя из конкретных условий деформации, типа средыг предыстории исследуемого материала. Особенно важно четко различать, на какой стадии микро- или макропластического течения речь идет об аномальном поведении поверхности. Диаграмма «напряжение — деформация решетки» свидетельствует о том, что после определенной степени деформации свойства поверхностного слоя становятся близкими к объемным. По мнению авторов [54, 69], в общем случае процесс микропластической деформации в приповерхностных слоях кристаллов можно разделить на две основные стадии.

Как показывает диаграмма «напряжение — деформация», изображенная на рис. 10.4, для идеально пластического тела взаимно однозначная связь между напряжением и пластической деформацией невозможна. Действительно, после достижения состояния течения (0 = 0Т) пластическая деформация становится неопределенной. Естественно считать, что такой взаимно однознач-

Следует отметить, что в случае макроподхода также важно учитывать разнородность материалов. Однако особое значение в этом случае приобретает уравнение состояния для всей композиции в целом. В частности, для слоистого материала необходимо принимать во внимание, что диаграмма напряжение — деформация зависит от направления. Здесь остановимся на рассмотрении зависимости напряжение— деформация для ортотропного материала, полагая, что имеет место плоское напряженное состояние.

Рис. 4.17. Диаграмма напряжение— Рис. 4.18. Модель распространения

Материал, использованный в экспериментальных исследованиях, результаты которых приведены на рис. 6.2, имел удельный вес 2 г/см3. При скорости и = 6,3 м/с, статическом модуле упругости 1000 кгс/мм2 и напряжении at = = 0,2 кгс/мм2 напряжение а равно 3,245 кгс/мм2. Это значение не совпадает с результатами экспериментальных исследований, что, по-видимому, можно объяснить таким образом. В рассматриваемом случае динамический модуль упругости выше статического, и диаграмма напряжение — деформация носит линейный характер до момента разрушения материала. Однако в процессе развития разрушения с начального момента разрушения до момента полного разрушения характер разрушения усложняется, что требует рассмотрения уравнения состояния, учитывающего вязкоупру-гость. Следует также иметь в виду, что и критерии разрушения необходимо согласовывать с действительностью и учитывать многообразие форм разрушения.

Рис. 7.17. Прочность ортотропных слоистых пластин; а—диаграмма напряжение— деформация; б — влияние коэффициента ортотропного пакетирования слоев М (коэффициент М равен отношению суммарной толщины нечетных слоев к суммарной толщине четных слоев); / — теория; 2 — эксперимент; 3 — теория ячеек; 4 — начальная жесткость; 5 — конечная жесткость; 6 — предельная прочность; 7 — напряжение надлома.