загрузка...
 
3.6 Поняття про діаграму механічного стану
Повернутись до змісту

3.6 Поняття про діаграму механічного стану

Під час випробування на розтягування частинки металу під дією випробувальної машини віддаляються одна від одної в осьовому напрямі. Поки ця відстань збільшується трішки, опір металу продовжує утримувати ці частинки в полі їх взаємодії. Але настає момент, коли зв'язки між частинками порушуються, відбувається руйнування. Розтягування супроводжує зсувом по площині під кутом 45° до осі зразка під впливом дотичних напружень.

Характер руйнування зразка при розтягуванні залежатиме від того, який опір здатний метал надати зсуву частинок по площині під кутом 45° і їх віддаленню один від одного в подовжньому напрямі. Якщо метал слабо чинить опір зрушенню, то руйнування відбудеться під кутом 45° від дотичних напружень. Якщо ж метал добре чинить опір зсуву, то руйнування відбудеться від відриву по поверхні, перпендикулярній до осі зразка.

При стискуванні напруження, в площині нормального поперечного перерізу не зможуть викликати руйнування. Проте дотичні напруження в похилих площинах можуть призвести до руйнування. Руйнування від дотичних напружень називають, як правило, зрізом.

При крученні нормальні напруження діють по поверхнях, нахилених під кутом 45° до осі зразка, а дотичні напруження – по площині нормального поперечного перерізу круглого зразка і по його діаметральних площинах.

При крученні руйнування відбувається по поверхні розміщеній під кутом 45° до осі зразка, або по поверхні перпендикулярній до його осі, чи по поздовжній радіальній площині. У першому випадку буде руйнування від відриву через нормальні напруження. У другому випадку відбудеться зріз через дотичні напруження.

Той або інший вид руйнування залежить від опору металу відриву або зрізу.

Фрідман Я. Д., розвиваючи теорію академіка М. М. Давиденкова, запропонував схему, що пояснює можливість отримання крихкого або в'язкого зламу при випробуванні металів. Розуміючи під крихким зламом руйнування без помітної пластичної деформації під дією нормальних напружень, а під в'язким зламом – руйнування в основному за рахунок дотичних напружень, з попередньою пластичною деформацією, були введені поняття – «опір металу відриву» таі «опір металу зрізу».

При створенні в металі просторового напруженого стану можна затримати розвиток дотичних напружень аж до повного їх придушення при рівномірному тривісному стискуванні або розтягуванні. В останньому випадку злам виходить крихким. Якщо ж дотичні напруження залишаються, то вид зламу залежатиме від властивостей металу. При низькому опорі металу зрізу, порівняно з опором відриву, злам вийде в'язким, із попередньою пластичною деформацією. При високому опорі зрізу, порівняно з опором відриву, злам вийде крихким.

Фрідман Я. Д. зобразив це схемно у вигляді так званої діаграми механічного стану (рис. 3.10) для сталі з різною величиною зерна.

 

Рисунок  3.10 – Схема діаграми механічного стану сталі (для крупнозернистої – пунктирні лінії; для дрібнозернистої – суцільні лінії) за Я. Б. Фрідманом: Sк(к), – опір в’язкому руйнуванню крупнозернистої  Sк(м) дрібнозернистої сталі; ?т(м), ?т(к)  – межі текучості цих сталей; Sот(к),  Sот(м) – опір відриву цих сталей

По осі ординат відкладене найбільше дотичне напруження (?), а по осі абсцис – нормальні напруження при розтягуванні (). Діаграма стану дозволяє визначити, що при розтягуванні надрізаних зразків зразок із дрібнозернистої сталі після досягнення межі текучості ?т (М) деформуватиметься і по досягненні напруження Sк (М) руйнуватиметься шляхом зрізу. З діаграми Фрідмана Я. Б. також випливає, що крупнозернистий матеріал відрізняється від дрібнозернистого в основному величиною опору крихкому руйнуванню.

Діаграма механічного стану описує схемно перехід від крихкого руйнування до в'язкого (або навпаки) і наведена, щоб пояснити вплив просторового напруженого стану на характер руйнування сталі.



загрузка...