Файл: Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки.pdf

Кручение. Скручиванием называется изменение фор­ мы призматического стержня, которое получается, когда один конец его закреплен, а на другом, свободном конце действует пара сил в плоскости, перпендикулярной к оси стержня.

Угол поворота сечения на свободном конце стержня называется углом кручения.

Предположим, что круглый стержень или вал (рис. 3) закреплен своим левым концом, а на другом, свободном конце его действует скручивающий момент—■Мк.

Под действием этого момента при кручении стержня

11

С деформацией кручения мы встречаемся в валах и других деталях, работающих на кручение.

Изгиб. Под изгибом понимается такой вид нагрузки, при котором в поперечных сечениях бруса возникают

изгибающие моменты. Если изгибающий момент в сече­ нии является единственным силовым фактором, изгиб называется чистым. Большей частью, однако, в попе-

12

речных сечениях бруса наряду с изгибающими момента­ ми возникают также и поперечные. В этом случае изгиб называют поперечным.

При исследовании явлений изгиба путем опыта чаще всего испытываемый брус кладут на две опоры Л и В и нагружают грузом Р или моментом М, а затем измеря­ ют прогиб в интересующей точке, т. е. у (рис. 4).

Иногда, кроме того, измеряют также угол ср накло­ нения, образуемый продольной осью бруса с первона­ чальным его горизонтальным положением до нагрузки.

Брус, работающий в основном на изгиб, часто назы­ вают балкой. Характерным признаком изгиба считается действие внешних сил по направлению, перпендикуляр­

13

бруса может оказаться неустойчивой и брус изгибается, искривляется или выпучивается в одну сторону.

Это явление искривления называется «продольным изгибом». Такое название изгибу дано ввиду того, что сжимающие силы, производящие изгиб, направлены вдоль оси бруса. Явление продольного изгиба наступает тем скорее, чем больше длина стержня по сравнению с его поперечными размерами.

Когда на тело одновременно действует несколько сил, из которых каждая в отдельности вызывает какуюлибо одну из указанных простых деформаций, то в таких случаях происходит сложная деформация.

Деформации разделяются на упругие и остаточные. У п р у г и м и д е ф о р м а ц и я м и называются такие деформации, при которых изменение формы и размеров

такие, при которых после снятия нагрузки форма и раз­ меры детали уже не восстанавливаются в первоначаль­ ном виде.

§ 2. ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Всякое испытание материалов производится посред­ ством нагрузки, доводимой до разрушения испытывае­ мых образцов; по величине этой разрушающей нагрузки и судят о степени прочности материала.

При исследовании прочности материалов их обыкно­ венно испытывают на разрыв.

Для производства опытов на растяжение и сжатие существует целый ряд машин, которые позволяют про­ извести эксперимент и достаточно точно измерить силу, действующую на испытуемый образец. Деформация из­

14

меряется или особыми приспособлениями в самой маши­ не, или специальными измерительными приборами.

В новейших типах испытательных машин усилие, действующее на образец, может быть доведено' до не­ скольких тысяч тонн. В таких машинах испытывают на растяжение и сжатие не отдельные небольшие образцы, а целые детали в натуральную величину. В практике для повседневной работы пользуются машинами меньшей мощности, и испытанию подвергаются отдельные образ­ цы различных материалов. Для испытания на растяже­ ние обычно применяются машины механического или гидравлического действия; чаще всего применяются машины, в которых на образец передается усилие не свыше 50 Т. Опыты на сжатие производятся на гидрав­ лических прессах с усилием до 500 Т.

Образцы бывают круглого и прямоугольного попе­ речного сечения. Форма и размеры образцов стандарти­ зированы (l = 4d, l = 5d, 1 = Ш ) .

Диаграмма растяжения. Для того чтобы получить полную картину работы растянутой или сжатой детали, необходимо иметь возможность вычислить изменение

ееразмеров.

Вмашинах, предназначенных для испытаний на растяжение, концы образца зажимаются в двух захва­ тах, один из которых неподвижен, а другой получает медленное перемещение в направлении оси образца за счет механической или гидравлической передачи. Таким образом, образцу дается известная деформация, а спе­ циальный динамометр в виде рычажных весов или ма­ нометра измеряет усилие, соответствующее произведен­ ной деформации.

Результаты испытания в виде диаграммы, представ­

ляющей зависимость между абсолютными удлинениями Д/ и приложенными нагрузками Р, показаны на рис. 6, я-

15

В практике исследования обычно эту диаграмму пересчитывают в координатах о и е (рис. 6,6).

Величину напряжения а исчисляют относительно на­

отложены напряжения, по оси абсцисс — соответствующие относительные удлинения.

Кривая ОАВСДК показывает зависимость деформа­ ций от напряжений. От точки О до Л напряжения и

16

нения, во много раз большие, чем это было до предела текучести.

Участок текучести продолжается до напряжения, соответствующего точке L диаграммы. Далее материал упрочняется, т. е. приобретает опять способность сопро­ тивляться растяжению, и для того, чтобы получить дальнейшее увеличение удлинения, потребуется увели­ чить напряжение. Как видно из диаграммы, за пределом текучести растягивающие напряжения снова растут

руется приблизительно равномерно, т. е. каждая едини­ ца его длины получает одинаковое удлинение. Точно так же во всех сечениях наблюдается одинаковое уменьше­ ние поперечных размеров образца.

При проведении эксперимента обнаруживается, что

вмомент достижения предела прочности в испытуемом образце образуется шейка, т. е. резкое сужение сечения

вкаком-либо месте образца. При суженном сечении тре­ буется и меньшая сила для разрыва, и довольно быстро наступает разрушение образца.

Если произвести разгрузку образца при напряжении, меньшем предела пропорциональности, то зависимость между напряжением и удлинением будет выражаться

той же прямой ОА, что и при нагрузке. После снятия нагрузки удлинение исчезнет, так как имеет место лишь упругая деформация.

При разгрузке образца, напряжение в котором соот­ ветствует точке М диаграммы, расположенной между точками С и Д, зависимость между напряжениями и удлинениями будет изображаться прямой МО\, почти

18