Механические характеристики материала

Чтобы исключить влияние абсолютных размеров образца, диаграмму растяжения перестраивают: ее ординаты делят на начальную площадь поперечного сечения , а абсциссы – на начальную расчетную длину . В результате получается так называемая условная диаграмма растяжения. Условная диаграмма растяжения строится в координатах – и отличается от диаграммы Бернулли только масштабом.

Условной диаграмма называется, потому что напряжения и деформации вычисляются по первоначальным размерам образца. Справедливость такого подхода определяется только практическими соображениями.

На условной диаграмме (см. рис. 2.4) отмечены следующие основные механические характеристики материала:

предел пропорциональности – наибольшее напряжение, до которого выполняется закон Гука (то есть напряжение растет пропорционально деформации)

;

предел текучести – напряжение, при котором материал течет (то есть напряжение остается неизменным, несмотря на продолжающийся рост деформации)

;

предел прочности – наибольшее напряжение, которое выдерживает материал без разрушения

.

Для стали Ст. 3 характеристики равны: МПа, МПа, МПа.

Разложим полное напряжение в наклонном сечении (p), возникающее в некоторой точке К, на две составляющие – нормальное () и касательное () напряжения (рис. 2.2, г). Они будут равны:

Проследим, как будет меняться каждое из этих напряжений с изменением угла наклона сечения, проходящего через точку К, от нуля до .

При увеличении угла нормальное напряжение в точке К будет постепенно уменьшаться от своего максимального значения () до нуля. Касательное напряжение при этом будет сначала возрастать от нулевого до максимального значения () при , а затем убывать и при угле снова станет равным нулю.

Следовательно, наибольшее нормальное напряжение действительно возникает в точках поперечного сечения стержня. В продольном сечении оно равно нулю. Следовательно, продольные волокна не давят друг на друга.

Наибольшие касательные напряжения возникают в наклонных сечениях, расположенных под углом к оси стержня. В поперечном и продольном сечениях они равны нулю.