Механические свойства

Механические свойства материалов, в основном, определяются при испытании образцов на растяжение. Растягивающая нагрузка постепенно увеличивается и, регистрируется значение нагрузки и соответствующее ей удлинение образца. Для того чтобы сравнить результаты, полученные при испытании образцов различной длины, используются понятия напряжений и деформаций.
Напряжение, s = P/A [Н/м2=Па] Где P - сила, приложенная к образцу; A – площадь поперечного сечения образца.
Деформация, e = Dl/l_o • 100% [%]
где Dl = l - l_o; l - текущая длина образца; l_o - первоначальная длина;

Основные механические свойства материала могут быть определены из диаграммы напряжение-деформация, полученной при испытании на растяжение.
Для определения предела текучести материала по диаграмме напряжение-деформация необходимо:
1. Найти точку 0.002 = 0.2 % на оси деформаций
2. Нарисовать линию, параллельную участку упругого деформирования.
3. Значение напряжения, соответствующее пересечению данной линии и кривой напряжение-деформация, и есть предел текучести материала.

Предел прочности определяется как максимальное значение напряжения, достигнутое при испытании на растяжение.
Пластичность материала может быть описана следующими характеристиками:
Относительное удлинение = (l_f - l_o)/ l_o • 100%
Относительное сужение площади поперечного сечения = (A_f - A_o)/ A_o • 100%
где индексы o и f соответствуют начальному и конечному (после разрыва) значениям этих величин.

Мера жесткости материала определяется модулем упругости. Он определяется по начальному участку кривой напряжение-деформация в пределах линейно упругого деформирования. При упругом деформировании образец возвращается к своим первоначальной форме и размерам после разгрузки. Модуль упругости, s/e [Па] Сопротивление деформации материала увеличивается с увеличением модуля упругости.

Рассмотрим испытание, при котором материал нагружается выше предела текучести. После разгрузки напряжение снижается по линии, параллельной участку упругих деформаций на диаграмме напряжение-деформация.
При этом исчезает (восстанавливается) только упругая деформация. Предел текучести пластически деформированного материала выше, чем его начальное значение. При повторном нагружении материал деформируется упруго до достижения нового напряжения текучести. Необходимо отметить, что модуль упругости материала остается постоянным.

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Обычно испытания на твердость проводятся путем вдавливания небольшого индентора - тела определенной геометрической формы - в поверхность испытуемого материала.
Рисунок показывает схему испытания на твердость по Бринеллю. В общем случае, твердость пропорциональна пределу прочности материала, поскольку оба параметра характеризуют сопротивление материала пластическому деформированию.