Реферат: Перемещение и напряжение при ударе. Испытание материалов ударной нагрузкой

Исследования показывают, что скорость деформирования заметно влияет на механические свойства материалов.

На рис. 11.6 показаны две диаграммы растяжения — при статическом нагружении и при динамическом нагружении 2. Из этих диаграмм видно, что предел текучести и предел прочности при ударном растяжении повышаются. Исследования

Н. Н. Давиденкова и других показывают, что предел текучести повышается на 20—70%, а предел прочности — на 10—30% по сравнению со статическим растяжением. Пластичность с ростом скорости деформирования убывает. Уже при сравнительно невысоких скоростях нагружения наблюдается склонность к хрупкому разрушению.

Для построения диаграммы ударного растяжения типа диаграммы 2 на рис. 11.6 требуются специальные очень сложные машины. Обычно применяют другой, более упрощенный способ оценки свойств материалов при действии ударной нагрузки, так называемую ударную пробу. Для испытания применяют образцы стандартной формы. Один из таких образцов показан на рис. 11.7.

В образце посредине делают надрез глубиной 2 мм для того, чтобы поставить материал в наиболее тяжелые условия работы, так как надрез создает концентрацию напряжений.

Образец подвергается ударному разрушению на специальном копре маятникового типа (рис. 11.8). Нож маятника С, поднятый на высоту hy опускаясь, ломает образец, ударяя его в точке К (см. рис. 11.7), из-за счет оставшейся кинетической энергии поднимается на высоту

Работа, совершенная маятником, равна А = Q ( h ₁ —h ₂ ). Она расходуется на разрушение образца, за исключением небольшой ее части АА, затрачиваемой на вредные сопротивления (трение в машине, сопротивление воздуха). Величина этих потерь для каждого экземпляра копра известна.

За характеристику способности материала сопротивляться действию ударной нагрузки принимают величину.

(19)

где — работа, затраченная на разрушение образца;

F — площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

Величина а_к называется удельной ударной вязкостью материала. Чем больше а_к , тем лучше материал сопротивляется удару, тем более он вязок.

Величина ударной вязкости а_к зависит от температуры t , при которой производятся испытания. Для стали Ст. 3 график зависимости а_к от t показан на рис. 11.9. При понижении температуры величина а_к уменьшается. Существует интервал температуры t_kp , когда а_к уменьшается особенно быстро. Этот интервал называется критическим интервалом температуры.

Область температур левее критического интервала называется областью температурной хрупкости. Как видим, область температурной хрупкости для стали Ст. 3 соответствует температуре ниже —25° С. При температуре от —20 до +30° величина а_к для этой стали составляет 6—12 (кГ-м)/см² .

Отметим для сравнения, что у стеклотекстолитов величина а_к составляет 1—4 (кГ -м)/см² . Следовательно, стеклопластики значительно хуже сопротивляются действию ударных нагрузок, нежели малоуглеродистая сталь.