Испытание на статическое растяжение («the static tensile test»)

Статьи

Испытание на статическое растяжение («the static tensile test»)

Испытание на статическое растяжение («the static tensile test») — основной вид испытания при экспертизе конструкционных сталей.

Наш век развития технологий уже невозможно представить без металла и металлических конструкций. Куда бы вы не бросили взгляд, везде будут объекты из металла. Но для того, чтобы что-то построить, это нужно спроектировать и рассчитать, заложив предполагаемые нагрузки в проект. После расчета и определения нагрузок в конструкции, подбирается металл, удовлетворяющий всем необходимым параметрам. Для определения прочностных и пластических характеристик во время экспертизы различный сталей и сплавов используют испытание на статическое растяжение.

Суть испытания заключается в подаче растягивающей нагрузки на стандартизированный образец до момента его разрушения. Образец представляет собой либо цилиндр, либо пластину с заранее определенными размерами. Концы образца зажимают в траверсах разрывной машины и начинают подавать нагрузку с постоянной скоростью до момента разрушения образца. Машина строит диаграмму зависимости нагрузки от удлинения образца. Испытательные машины варьируются по величине максимальной нагрузки. Компания «Металл-экспертиза» во время проведения экспертизы металлов использует для своих испытаний на статическое растяжение три типа машин — 5, 10 и 40 т.
По диаграмме растяжения определяют следующие параметры: предел текучести, предел прочности, относительной удлинение и сужение.

Про относительное удлинение и сужение, думаю, всем понятно — это изменение длины и толщины образца после испытания, отнесенное к исходным значениям. Измеряется в %. Так для конструкционных сталей относительное удлинение будет составлять примерно 25%, для алюминия около 40%, для золота порядка 65%. А вот у серого чугуна этот параметр составляет 1-3%, что обусловлено его низкой пластичностью.

Предел прочности — это нагрузка на образец в момент разрыва, отнесенная к начальной площади сечения испытываемого образца, измеряется в кгс/мм2 либо в МПа.

А вот про предел текучести стоит рассказать более подробно. В самом начале растяжения образца, тот деформируется в упругой области, т.е. если снять нагрузку, образец вернется к исходным геометрическим размерам. Но как только нагрузка на образец превышает определенную величину, он уже не может упруго вернуться к начальным размерам — произошла пластическая деформация. Напряжение, при котором образец начинает пластически деформироваться, называется пределом текучести. Именно предел текучести закладывается проектировщиками в расчеты будущих конструкций, а не предел прочности, как многие могли бы подумать. По пределу текучести конструкционным сталям присваивается класс прочности. Так, например, если вы услышали, что в проекте используется сталь класса прочности 325, значит предел текучести данной стали должен быть не менее 325 МПа.

На данной фотографии представлен образец после испытания на статическое растяжение, хорошо видна локлизация пластической деформации, так называемая «шейка», которая образуется перед самым разрушением образца. Изначально образец деформируется пластически равномерно, но при росте нагрузки идет локализация деформации в наиболее слабом участке (под влиянием объемно-напряженного состояния идет отслоение неметаллических включений с образованием микропор, которые объединяясь укрупняются, что приводит к ослаблению сечения). Обычно «шейка» образуется в средней части расчетной длины образца, где наиболольшие напряжение при сложно-деформированном напряженном состоянии.

Более подробно про механизм пластической деформации поговорим в следующих статьях.

следующая статья>>>

механические испытания,

статическое растяжение,

предел прочности,

шейка при растяжении,

пластическая деформация,

предел текучести,

физика металлов

Диаграмма растяжения стали

Диаграмма растяжения стали показывает зависимость удлинения образца от продольной растягивающей силы/

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]

Скачать диаграмму растяжения на миллиметровке

Рис. 1 Диаграмма растяжения стального образца

Как видно из рисунка, диаграмма имеет четыре характерных участка:
I — участок пропорциональности;
II — участок текучести;
III — участок самоупрочнения;
IV — участок разрушения.

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.

После повышения прочности материала образца, диаграмма снова «идет вверх» (участок III) и в точке D растягивающее усилие достигает максимального значения. В этот момент в рабочей части испытуемого образца появляется локальное утоньшение (рис. 2), так называемая «шейка», вызванное нарушениями структуры материала (образованием пустот, микротрещин и т.д.).

Рис. 2 Стальной образец с «шейкой»

Вследствие утоньшения, и следовательно, уменьшения площади поперечного сечения образца, растягиваещее усилие необходимое для его растяжения уменьшается, и кривая диаграммы «идет вниз».

В точке E происходит разрыв образца. Разрывается образец конечно же в сечении, где была образована «шейка»

Работа затраченная на разрыв образца W равна площади фигуры образованной диаграммой. Ее приближенно можно вычислить по формуле:

W=0,8F_max∙Δl_max

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.

Предел пропорциональности >
Примеры решения задач >
Лабораторные работы >

Сохранить или поделиться с друзьями

Вы находитесь тут:

Уважаемые студенты!

На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:

✔ Решение задач и контрольных

✔ Выполнение учебных работ

✔ Помощь на экзаменах

Подробнее

Стоимость мы сообщим в течение 5 минут
на указанный вами адрес электронной почты.

Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.

НАБОР СТУДЕНТА ДЛЯ УЧЁБЫ

На нашем сайте можно бесплатно скачать:

— Рамки A4 для учебных работ
— Миллиметровки разного цвета
— Шрифты чертежные ГОСТ
— Листы в клетку и в линейку

Сохранить или поделиться с друзьями

Помощь с решением

ВЫБЕРИТЕ РАЗДЕЛ МЕХАНИКИ

• Техническая механика (техмех)
• Теоретическая механика (теормех)
• Сопротивление материалов (сопромат)
• Строительная механика (строймех)
• Теория механизмов и машин (ТММ)
• Детали машин и ОК (ДМ)

Поиск формул и решений задач

Прочность на растяжение и предел текучести стали

← Вернуться в Центр знаний

Posted on Среда, 25 ноября 2020 г.

Прочность на растяжение и предел текучести стали

В чем разница между пределом текучести и пределом текучести?

Важно знать предел текучести и предел прочности при растяжении, поскольку каждый из них влияет на производство и использование стали (и многих других материалов, но мы сосредоточимся на стали). Итак, в чем разница между пределом текучести и пределом прочности? Самая большая разница в том, что предел прочности при растяжении катастрофичен, а предел текучести — это всего лишь остаточная деформация. Ниже мы более подробно остановимся на обоих из них, а также поговорим о том, что такое удлинение по отношению к прочности на растяжение.

Что такое предел прочности при растяжении?

Растяжимый по определению означает способность растягиваться или растягиваться. Прочность на растяжение – это сопротивление стали разрушению при растяжении. Он используется для указания точки, когда сталь переходит от упругой (временной) к пластической (постоянной) деформации. Обычно она измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. Как только кусок стали вытягивается за пределы точки растягивающего напряжения, он распадается на части.

Прочность стали на растяжение покажет нам, какое напряжение растяжения сталь может выдержать, пока оно не приведет к разрушению двумя способами: вязкому или хрупкому разрушению.

Вязкое разрушение — рассматривайте это как предварительную стадию разрушения, когда оно выталкивается за пределы предела текучести до остаточной деформации.

Хрупкое разрушение – это заключительный этап, на котором проводится измерение предела прочности при растяжении.

По сути, предел прочности при растяжении измеряется максимальным напряжением, которое сталь может выдержать при растяжении или растяжении до разрыва.

Что такое предел текучести?

Предел текучести — это максимальное напряжение, которое можно приложить до того, как оно начнет постоянно менять форму. Это приближение к пределу упругости стали. Если к металлу добавляется напряжение, но оно не достигает предела текучести, он вернется к своей первоначальной форме после того, как напряжение будет снято. Когда напряжения превышают предел текучести, сталь не сможет прийти в норму. Предел текучести представляет собой верхний предел нагрузки, которую можно безопасно приложить к металлу, что делает его очень важным числом, которое необходимо знать при проектировании компонентов.

Удлинение

Удлинение — это процент растяжения от исходной длины стали до точки разрыва, показывающий, насколько пластична сталь. Пластичность — это способность стали растягиваться, не становясь при этом более хрупкой или слабой. Чем пластичнее он, тем более пластичен продукт. Удлинение — это хороший показатель, на который следует обратить внимание, чтобы определить, правильный ли продукт вы выбираете для своего проекта. Стальной круглый пруток, испытанный

: образец и результатОбразцы испытанного стального стержня и плоского проката

Хотя прочность на растяжение важна, вы не должны принимать решение, основываясь исключительно на ней. Вы также хотите принять во внимание предел текучести, разницу между пределом текучести и пределом текучести и процентное удлинение.

Если вам понравился этот пост, ознакомьтесь с нашим постом «Твердость и прокаливаемость», чтобы узнать о различиях между ними в сталелитейной промышленности!

Что такое предел прочности стали на растяжение

Как производитель кузнечно-штамповочных и бесшовных катаных колец, All Metals & Forge Group предлагает широкий ассортимент стандартных и специальных металлов для всех типов применений со своего кузнечного предприятия. Пожалуйста, просмотрите наш полный список сплавов. Для получения дополнительной информации о металлургии и продуктовых линейках AM&FG. Вы также можете позвонить (973) 276-5000, отправьте электронное письмо по адресу [email protected], чтобы получить дополнительную информацию о многочисленных услугах AM&FG или запросить расценки.

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение стали

Прочность на растяжение

Термин предел прочности при растяжении относится к величине напряжения растяжения (растяжения), которое материал может выдержать до разрыва или разрушения. Предел прочности материала на растяжение рассчитывается путем деления площади испытанного материала (поперечного сечения) на нагрузку, приложенную к материалу, обычно выражаемую в фунтах или тоннах на квадратный дюйм материала. Прочность на растяжение является важной мерой способности материала работать в приложении, и это измерение широко используется при описании свойств металлов и сплавов.

Прочность сплава на растяжение чаще всего измеряют, помещая образец в зажимы разрывной машины. Растяжная машина применяет напряжение растяжения, постепенно раздвигая челюсти. Затем измеряется и записывается величина растяжения, необходимая для разрыва испытуемого образца. Также можно измерить предел текучести металлов. Предел текучести относится к величине напряжения, которое материал может выдержать без остаточной деформации.

Верх

Прочность на растяжение стали

Мы выбираем металлы из-за их многочисленных применений на основе ряда свойств. Одним из таких свойств является прочность на растяжение. Металлы должны быть очень прочными в одних случаях, относительно мягкими и пластичными в других. В некоторых случаях они должны быть сильными и жесткими. Коррозионная стойкость, термостойкость, свариваемость и обрабатываемость — это другие свойства, которые играют роль при выборе металла или сплава для конкретного применения.

Здесь мы будем иметь дело со свойствами, в наибольшей степени связанными с техническими металлами и сплавами, а именно с их пределом текучести (Y.S.), пределом прочности при растяжении (U.T.S.), относительным удлинением (EL%) и уменьшением площади (R.O.A.%).

Когда к испытательному образцу металлического стержня или стержня из сплава прикладывается растягивающее напряжение, он деформируется или растягивается. До приложения определенной силы напряжения металл возвращается к своей первоначальной длине. Если, например, мы прикладываем растягивающее усилие к стальному или алюминиевому образцу, стержень вернется к своей первоначальной длине до тех пор, пока не будет приложено напряжение, достаточное для того, чтобы вызвать необратимую деформацию. Когда эта точка напряжения будет достигнута, поперечное сечение стержня уменьшится, и при дальнейшем увеличении напряжения стержень разорвется.

Напряжение, необходимое для возникновения остаточной деформации, известно как предел текучести металла, и до этого момента металл подвергается упругой деформации. Приложение дополнительного напряжения вызывает пластическую или необратимую деформацию до тех пор, пока металл не перестанет выдерживать приложенное к нему напряжение и не разорвется. Значение напряжения, при котором происходит разрыв, является пределом прочности металла на растяжение.

После превышения предела текучести металл будет растягиваться и будет продолжать растягиваться до точки разрыва. Степень растяжения стержня перед разрывом является мерой пластичности металла, которая выражается в процентном удлинении. Точно так же уменьшение площади испытуемого образца может быть определено как разница, выраженная в процентах от первоначальной площади, между первоначальной площадью поперечного сечения и площадью поперечного сечения после растяжения испытуемого образца до точки разрыва.

Следует отметить, что приведенные выше определения и данные относятся к тем материалам, которые известны как пластичные материалы, или к материалам, способным выдерживать значительную деформацию до разрыва. Хрупкие материалы или те материалы, которые являются хрупкими по своей природе или предназначены исключительно для высокой прочности и твердости, практически не будут демонстрировать пластическую деформацию до разрыва, а их значения удлинения и уменьшения площади будут близки к нулю.

Значения предела текучести и предела прочности при растяжении металла выражаются в тоннах на квадратный дюйм, фунтах на квадратный дюйм или тысячах фунтов (KSI) на квадратный дюйм. Например, предел прочности при растяжении стали, способной выдержать 40 000 фунтов силы на квадратный дюйм, может быть выражен как 40 000 фунтов на квадратный дюйм или 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм (где K является знаменателем для тысяч фунтов). Прочность стали на растяжение также может быть указана в МПа или мегапаскалях.