Влияние различных факторов на механические характеристики материалов при растяжении и сжатии.

Фактор – скорость изменения нагрузки

       Различают статическое нагружение и быстрое нагружение. Определение зависит от того, успевают ли в процессе нагружения пластические деформации реализоваться в полной мере или нет.

       В первом случае материал проявляет пластическое свойства, во втором ведет себя как более хрупкий и более прочный материал.

2 фактор – температура

       С повышением температуры металлы уменьшаются его модуль упругости E, пределы текучести  и пределы прочности .

       Замечание: изменение механических свойств материала «отстает» от изменения температуры. Графики соответствуют условию длительной выдержки металла при указанной температуре перед испытаниями.

Фактор – давление

       При давлении меняется тип напряженного состояния.

Фактор – период нагружения

       При высоких температурах необходимо исследования длительной прочности. Предел прочности, как функция времени и температур, называется пределом длительной прочности. Предел текучести, как функция времени и температуры называется пределом ползучести.

Нормальные условия при испытании материалов

1. Статическое нагружение.

2. Температура равна 20 градусов по Цельсию.

3. Нет избыточного давления.

18. Кручение прямого стержня круглого поперечного сечения - вывод формул для определения напряжений и перемещений.

       Кручение – такой вид нагружения, при котором все внутренние силы приводятся к паре сил, лежащей в плоскости поперечного сечения – крутящему моменту.

При расчете круглого бруса на кручение применяют гипотезы:

1. Гипотеза плоских сечений – поперечные сечения бруса при кручении остаются плоскими.

2. Гипотеза прямых радиусов – радиус , проведенный из центра кручения к конкретной точке поперечного сечения, при скручивании остается прямым и длины своей не меняет. Поперечное сечение поворачивается как жесткое целое.

 AB – до деформации.

A+B+ - после деформации.

phi – угол поворота сечения

Из закона Гука касательное напряжение:

 

Для элементарной площадки dA:

 

    – полярный момент инерции поперечного сечения,

 – жёсткость стержня при кручении.

Угол поворота произвольного сечения A:

- угол поворота сечения в начале отсчета.

- угол взаимного поворота поперечных сечений.

 

Напряжения в произвольном поперечном сечении:

  - полярный момент сопротивления.

 

Напряженное состояние – чистый сдвиг. Характеристика материала при чистом сдвиге. Свойство парности касательных напряжений. Следствия из свойства парности касательных напряжений. Удельная потенциальная энергия деформации при чистом сдвиге.

Чистый сдвиг – такое напряженное состояние, при котором на двух взаимно перпендикулярных площадках действуют только касательные напряжения.
       Двуосное напряженное состояние, двуосное деформированное состояние, деформация 0.

Закон Гука при чистом сдвиге:

- пара сил.

Характеристики материала при чистом сдвиге:

- предел пропорциональности,

- предел упругости,

- предел текучести при сдвиге,

 - предел прочности.

Закон парности касательных напряжений:

На смежных взаимно перпендикулярных площадках касательные напряжения равны по модулю и противоположны по направлению.

Следствия из закона парности:

1. В крайних точках поперечного сечения скручиваемого стержня касательные напряжения  направлены вдоль линии края.

2. В угловых точках поперечного сечения скручиваемого стержня касательные напряжения  равны нулю.

3. В продольных сечениях скручиваемого стержня также возникают касательные напряжения, парные напряжениям в поперечных сечениях.