Механические свойства материалов, определяемые при статических нагрузках. Испытания на растяжение, изгиб, твердость.

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение материала под действием внешних статических, динамических и переменных нагрузок в различных условиях эксплуатации. К механическим свойствам относят прочность, пластичность, ударную вязкость, твердость, усталость, упругость. Прочность – это способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок, например при сжатии, растяжении, изгибе. Твердость – это свойство материала сопротивляться упругой и пластической деформации или разрушению при внедрении в него другого, более твердого тела (индентора). Материалы в конструкциях могут подвергаться самым различным по характеру нагрузкам. Работать на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез и т. д. или подвергаться совместному действию нескольких видов нагрузки, например растяжению и изгибу. Также разнообразны условия эксплуатации материалов и по температуре, окружающей среде, скорости приложения нагрузки и закону её изменения во времени. В соответствии с этим имеется много показателей М. с. м. и много методов механических испытаний. Для металлов и конструкционных пластмасс наиболее распространены испытания на растяжение, Твёрдость, ударный изгиб; хрупкие конструкционные материалы (например, керамику, металлокерамику) часто испытывают на сжатие и статический изгиб; механические свойства композиционных материалов важно оценивать, кроме того, при испытаниях на сдвиг. Механические свойства. Основные из них — прочность, пластичность, твердость и ударная вязкость. Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напряжение — это нагрузка (сила), отнесенная к площади поперечного сечения. Напряжение, возникающее в металле, вызывает деформацию. Деформация — изменение формы и размеров тела под влиянием воздействия внешних сил или в результате физико-механических процессов, возникающих в самом теле (например, фазовых превращений, усадки и т. п.). Деформация может быть упругая (исчезающая после снятия нагрузки) и пластическая (остающаяся после снятия нагрузки). При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки происходит разрушение тела.
Прочность — это способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. Прочность определяют с помощью специальных механических испытаний образцов, изготовленных из исследуемого материала. Для определения прочности при статических нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Испытания на растяжение — обязательны. Прочность при статических нагрузках оценивается временным сопротивлением ап и пределом текучести оу, а„ — это условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца; стт — напряжение, при котором начинается пластическое течение металла. Прочность при динамических нагрузках оценивают по ударной вязкости, Дж/м2. Пластичность— это способность материала получать остаточное изменение формы и размера без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением при разрыве. Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточных деформаций, тела. Значение твердости и ее размерность для одного и того же материала зависят от применяемого метода измерения. Значения твердости, определенные различными методами, пересчитывают по таблицам я эмпирическим формулам. Например, твердость по Бринеллю (НВ, МПа) определяют из отношения нагрузки Р, приложенной к шарику, к площади поверхности полученного отпечатка шарика.