Механические свойства твердых тел

Механические свойства твердого тела выявляются в результате испытания его на растяжении и построения диаграммы растяжения, которая представляет собой графическую связь напряжения сг и относительного удлинения Е (рис. 23). На специальной машине испытуемый образец подвергается растяжению при постепенном увеличении напряжения <�т. Фиксируя для каждого значения о относительное удлинение Е, по точкам строится диаграмма растяжения в осях о и Е. Отметим, что напряжение о откладывается по оси ординат, хотя эта величина выступает в роли независимой величины, т. е. в роли аргумента. Соответствующие значения Е откладываются по оси абсцисс.

Рис. 23.

Отметим ряд особенностей, характеризующих механические свойства твердого тела. Прямолинейная часть диаграммы ОА соответствует закону Гука. Максимальное напряжение <�т_п, при котором еще выполняется закон Гука, т. е. зависимость между <�т и Е сохраняется линейной, называется пределом пропорциональности.

При дальнейшем возрастании напряжения линейный закон нарушается. Существует такое значение напряжения о-у", после устранения которого практически полностью восстанавливаются форма и размеры тела. Это напряжение называется пределом упругости. Значение <�т_уп лишь на сотые доли превосходит iт_п При дальнейшем увеличении напряжения диаграмма имеет небольшой наклон (участок ВС), а затем и вовсе переходит в горизонтальный участок (СД). Значение относительного удлинения Е вначале возрастает при небольшом росте напряжения, а затем удлинение тела происходит при постоянном напряжении. Это явление называется «текучестью». На использовании текучести основана обработка металлов, например прокатка металлов. Текучесть обусловлена созданием благоприятных условий для скольжения слоев металла друг относительно друга по определенным атомным плоскостям и направлениям.

За участком текучести на диаграмме наблюдается подъем ее (ДЕ), напряжение достигнет своего максимального значения <�г_пр, называемого пределом прочности. После этого удлинение приводит к разрыву тела (точка К).

Если предел прочности и предел упругости отличаются незначительно, то такое тело почти не обладает пластичностью, оно будет хрупким. Примером хрупких тел являются: чугун, мрамор, стекло и т. д. Наоборот большой пластичностью обладают свинцовые и цинковые проволоки. Знание механических свойств материалов является обязательным условием успешного применения различных материалов в промышленности, строительстве, медицине и т. д.