Предел упругости s0,05 , как и предел пропорциональности, определяется расчетным или графическим способом

Точно так же определяется и модуль упругости Е, МПа (кгс/мм²):

. (1.2)

Рис. 1.4. Характерные участки и точки диаграммы растяжения

За точкой «е» возникают заметные остаточные деформации, в точке S наблюдается переход к горизонтальной площадке S-S¢ (площадка текучести). Для участка S-S¢ характерен рост дефор­мации без заметного увеличения нагрузки. Если обозначить вели­чину нагрузки, соответствующую площадке текучести, через Р_т, то напряжение в этой точке можно вычислить по формуле

, (1.3)

что и является физическим пределом текучести.

Следует отметить, что иногда (особенно это характерно для малоуглеродистой стали) на площадке текучести появляется «зуб» или низкочастотные колебания нагрузки. Это объясняется особен­ностями строения испытываемых материалов.

В этом случае предел те­кучести определяется по верхней точке амплитуды «зуба» («зубь­ев») и называется верхним пределом текучести (рис. 1.5).

Для материалов, не имеющих на диаграмме площадки текучести, определяют условный предел текучести

. (1.4)

Рис. 1.5. Определение верхнего предела текучести

Для нахождения величины Р_0,2 в масштабе диаграммы по оси абсцисс вправо от точки 0 (рис. 1.6) откладывают отрезок ОЕ, равный 0,002l₀, что составляет 0,2% от l₀, и из точки Е проводят прямую, параллельную прямой ОР, до пересечения с кривой растяжения в точке S. Ор­дината этой точки определяет нагрузку Р_0,2.

За площадкой текучести происходит упрочнение материала, и сопротивление деформации увеличивается, поэтому наблюдается увеличение нагрузки на кривой растяжения. До точки «в» образец деформируется равномерно.

Наибольшая нагрузка, предшествующая разрушению образца, обозначается Р_в = Р_max. Напряжение в точке «в» называется временным сопротивлением, или пределом прочности:

. (1.5)

После точки «в», соответствующей максимальной силе Р_в, происходит заметное местное сужение образца (образуется шейка). Если до этого образец имел цилиндрическую форму, то теперь растяжение образца сосредотачивается в области шейки. На участке в-к сечение образца быстро уменьшается, вследствие чего уменьшается растягивающая нагрузка. В точке «к» образец разрывается по наименьшему сечению шейки F_к.

Показателем пластичности материала является его абсолютное остаточное удлинение l_ост при разрыве (см. рис. 1.4, отрезок 0А₁), так как упругая деформация (отрезок А₁А₂) исчезает после разрыва:

Dl_ост =l_к - l₀ . (1.6)

Рис. 1.6. Определение местоположения точки S, соответствующей

условному пределу текучести

Размеры испытуемых образцов могут быть различными, поэтому характеристикой пластичности образца является не его абсолютное, а относительное остаточное удлинение после разрыва

. (1.7)

Другой характеристикой пластичности металла является относительное сужение Y после разрыва, выраженное в процентах:

. (1.8)

При определении s_пц, s_0,05, s_т и s_в соответствующую им нагрузку Р делим на начальную площадь поперечного сечения образца F₀. Напряжения эти называются условными. Однако при растяжении образца площадь поперечного сечения уменьшается. Напряжения, определенные по отношению при­ложенной нагрузки к действительной площади поперечного сечения образца в момент приложения этой нагрузки, называются истинными напряжениями:

. (1.9)

Диаграмма растяжения Р–Dl характеризует поведение образца из испытываемого материала с определенными геометрически­ми размерами. Чтобы исключить влияние размеров, диаграмму Р–Dl перестраивают в диаграмму s–e, где - напряжение, – относительная деформация. Диаграмма s–e – это та же диаграмма Р–Dl, построенная в масштабе 1/F₀ по оси ординат и в масштабе 1/l₀ – по оси абсцисс.

Как уже было сказа­но, для точного определения s_пц, s_0,05 и s_0,2 используются специальные тензометры и электрические силоизмерители. С меньшей точностью эти характерис­тики можно определить, воспользовавшись машинны­ми диаграммами и простейшим мерительным инструментом (линейка, штангенциркуль, микрометр).

Рис. 1.7. Определение местоположения точки Р,

соответствующей пределу пропорциональности

Произвольной горизонтальной прямой пере­секают кривую растяжения на линейном участке. Полученный отрезок ас де­лят на две равные части. Откладывают отрезок сd, который равен половине отрезка ас: ав=вс=сd. Из начала координат 0 проводят луч через точку d. Точку Р, соответствующую пределу пропорциональности, находят построением касатель­ной к кривой растяжения, параллельной лучу 0d.

Значение предела упругости s_0,05 принимается равным значению полученного предела пропорциональности s_пц из-за незначи­тельного различия между ними.

Численные значения механических характеристик позволяют оценить прочностные и пластические свойстве испытанного материала (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Оценка прочности и пластичности