skanuj0007 (260)

92 Riwd<J*l IX

Wykres o{e)

Zależność naprężenia o od odkształcenia t jest zwyczajowo i historycznie podstawowym wykresem otrzymywanym w próbach wytrzymałościowych. W rzeczywistości wielkościami mierzonymi bezpośrednio przez osprzęt maszyny wytrzymałościowej są siła i przemieszczenie. Ponieważ jednak wymiary próbki przed eksperymentem są znane, 10 np. przy próbie rozciągania naprężenie obliczamy jako iloraz siły i pierwotnej powierzchni przekroju poprzecznego, a odkształcenie jako iloraz przemieszczenia ruchomej szczęki mocującej i pierwotnej długości próbki między szczękami. Gwoli ścisłości zasygnalizować tu naieży pewne uproszczenie. Uważny czytelnik widzi, że w czasie rozciągania przekrój próbki się zmniejsza (opis stałej Poissona). wobec czego dzielenie siły przez przekrój pierwotny daje na ogół zaniżone wartości naprężenia. To prawda, lecz takie obliczanie przyjęło się w- wytrzymałości materiałów, tym bardziej że dla większości materiałów w interesującym nas zakresie obciążeń błąd jest znikomy.

Omówiony teraz zostanie wykres oif.j dla najprostszej próby wytrzymało-' ściowej, juką jest próha zrywania przy rozciąganiu. Kształt wykresu wraz 2 jego fazami pokazany jest na rysunku 10.

I®. Wyfcnsofrt dli tjnuuwc    "yBOTnlotiwinysami* przy mtąpiii

Wyodrębnić możemy tu kilka charakterystycznych części (faz).

Od początku osi do punktu A mamy ustalanie obciążenia. Jest to czas na-? ciagania próbki, blokowania szczęk i likwidacji wszelkich luzów zamocowań.

Pomiędzy punktami A i U jest faza liniowej sprężystości. W tym zakresie materiał zachowuje się zgodnie z prawem Hooke’a a ' F^. Tangens kipa nachylenia wykresu do osi c równa się modułowi Younga 13. Im większa wartość stałej E, tym bardziej stromy wykres.

Odcinek B-C to faza sprężystości nieliniowej. W tym zakresie współczynnik £ przestaje być stały, lecz materiał nadal pracuje sprężyście. Oznacza to, że po zdjęciu obciążenia próbka wraca do pierwotnych rozmiarów. Formalnie mówimy, ż.e droga obciążenia równa jest drodze odciążenia. W wytrzymałości materiałów przyjęto, że sprężysta praca materiału oznacza zakres obciążenia, w którym trwałe odkształcenie nic przekracza 0,2%. Jeżeli np. dla próbki o długości 100 mm poddanej próbie rozciągania trwałe wydłużenie nic przekroczy 0.2 mm po odciążeniu., to mówimy, że w czasie próby materiał pracował w zakresie sprężystości (niekoniecznie liniowej),

C-D - faza plastycznego płynięcia, .lak widać na wykresie, przyrost odkształcenia nic wywołuje przyróstu naprężeń. Ta część wykresu najczyściej jest bardzo nieregularna: W lej fazie następuje zmiana wewnętrznej struktury materiułu.

D-E - faza wzmocnienia i sprężystości wtórnej. Materiał w tej fazie zachowuje się znowu sprężyście, lecz przenosi większe obciążenia. Zjawisko wzmocnienia jest dosyć powszechnie wykorzystywane w praktyce. Znane ze sklepów cienkie torebki na zakupy zrobione są z folii, która po wytłoczeniu w postaci rękawa jest rozdmuchiwana sprężonym powietrzem do uzyskania wtórnej sprężystości. Materiał staje się mocniejszy i ma większą powierzchnię. Punkt ł na wykresie oznacza wytrzymałość na rozciąganie. Jest to największe naprężenie, jakie przeniosła próbka.

E-F - zerwanie. Odcinek wykresu opisujący niszczenie próbki przez zerwanie. Ponieważ zerwanie jest procesem zachodzącym w czasie, długość odcinka zależy od tego. czy materiał jest cii*?Iiwy czy kruchy.

Bazując na wykresie ofc) możemy określić podstawowe cechy mechaniczne łub teksturainc badanej próbki. Na przykład, materiał twardy będzie miał stromą fazę sprężystą, materiał kruchy - znikoma fazę plastyczną. Oczywiście pamiętać naiczy. ze pewne cechy korzystne dla niektórych zastosowań są niepożądane dla innych. Na przykład, na torebki do mleka nadaje się folia, która ma długą fazę plastyczną. Ponieważ pole powierzchni pod wykresem oznacza energie włożoną (traconą) w materiał, wice torebka z mlekiem powinna się przy upadku odkształcać, a nie pękać. Energia upadku musi być wytracana na odkształcenie opakowania, stąd pożądana jak największa „ciągliwość" folii. Odwrotnie jest z taśmami magnetycznymi. Wszelkie trwałe odkształcenie powoduje zniekształcenie zapisu. Tutaj mile widziane są materiał}' twarde, lecz sprężyste, plastyczność zaś jest wada.