Механические характеристики материалов

Многообразие материалов, используемых при изготовлении элементов конструкций, объясняется тем, что различные материалы имеют неодинаковые свойства, которые используются инженерами для решения тех или иных технологических задач.

Свойства материалов, характеризующие их прочность и способность сопротивляться деформациям, называются механическими характеристиками материалов.

В сопромате, исследование механических характеристик необходимо для того чтобы учитывать соответствующие свойства материалов при расчетах на прочность, жесткость и устойчивость.

Например, при расчетах на прочность используются такие характеристики материалов какпредел текучести и предел прочности. Они применяются в основном для определения величины допустимых напряжений (расчетного сопротивления) в соответствующих элементах конструкций.

Предел пропорциональности устанавливает границы действия закона Гука.

Интервал напряжений, в пределах которого в элементах конструкций имеют место исключительно упругие деформации, ограничивается пределом упругости.

Модули упругости I рода (модуль Юнга) и II рода (модуль сдвига) показывают упругие свойства материалов, и характеризуют их способность сопротивляться продольным и сдвигающим деформациям соответственно.

Коэффициент Пуассона (поперечной деформации) устанавливает зависимость между продольной и поперечной деформациями различных материалов.

Механические характеристики для практически всех материалов определены экспериментально и приведены в соответствующих справочниках.

Основным экспериментом по определению характеристик материалов является испытание на растяжение.

Напряжение

Допустимым (допускаемым) напряжением называется величина, ограничивающая верхний предел рабочих напряжений возникающих под действием заданных нагрузок.

Обозначаются [σ] – нормальные и [τ] – касательные д.н.

Рассчитывается по формуле:

где

σ _пред – предельное напряжение, вызывающее разрушение элемента либо значительныеостаточные деформации.

Для пластичных материалов (сталь, бронза, латунь и т.д.) за предельное напряжение принимается предел текучести

σ _пред =σ _Т

Для хрупких материалов (чугун, цемент) предельным напряжением является предел прочности

σ _пред =σ _пч

n – нормативный запас прочности.

Запас прочности необходим для обеспечения бесперебойной работы элементов конструкций при непредвиденных временных перегрузках, возможных ошибках в расчетах либо вследствие изменений размеров элемента в процессе эксплуатации.