image132

62 4. Badanie podstawowych właściwości mechanicznych

A/_x=/_x-/₀, m, cm, mm    (4.1)

gdzie: l₀ - początkowa długość odcinka pomiarowego, m, cm, mm; l_x - długość końcowa odcinka pomiarowego, m, cm, mm.

Wydłużenie względne £_x jest to stosunek odkształcenia bezwzględnego do początkowej długości odcinka pomiarowego

lub

£,=—5-100,%    (4.2a)

Częściej używany jest wzór drugi, który wyraża odkształcenie bezwzględne w procentach wyjściowej długości odcinka pomiarowego.

Naprężenie a definiuje się najczęściej jako stosunek siły odkształcającej do początkowej powierzchni przekroju poprzecznego rozciąganej próbki, zmierzonej przed przyłożeniem obciążenia

o —    N/m², (Pa, kPa, MPa)    (4.3)

A)

gdzie: F - siła odkształcająca, N (1 N = 0,102 kG); A o - powierzchnia początkowego przekroju poprzecznego, m², cm², mm².

W miarę wzrostu odkształcenia maleje powierzchnia poprzecznego przekroju próbki, dlatego też naprężenia wyznaczone na podstawie wzoru (4.3) mają charakter umowny i nie są tożsame z rzeczywistymi naprężeniami powstającymi w próbce podczas rozciągania. Dla tworzyw, które wykazują małe odkształcenia podczas rozciągania, rozbieżność ta może okazać się praktycznie nieistotna. W przypadku gdy odkształcenia są znaczne, a pomiary wykonuje się dla celów badawczych, konieczne może okazać się operowanie naprężeniami rzeczywistymi

(Pa, MPa, kPa)

(4.4)

gdzie A_rz oznacza rzeczywistą powierzchnię przekroju poprzecznego w momencie badania (zerwania).

Operowanie rzeczywistymi naprężeniami jest jednak skomplikowane ze względu na trudności dokładnego wyznaczania rzeczywistych przekrojów w dowolnym momencie. Dla celów praktycznych wystarcza niekiedy przybliżona ocena rzeczywistego przekroju obliczana z równania

4= A, 7-    (4-5)

gdzie: A_x - rzeczywisty przekrój poprzeczny w chwili jc, cm², mm²; Ao - początkowy przekrój poprzeczny, cm², mm²; /_x - długość odcinka pomiarowego w chwili x, cm, mm; l₀ - początkowa długość odcinka pomiarowego, cm, mm.

Na wyniki badań wpływa ponadto

1)    sposób przygotowania próbek; wspólnie z innymi czynnikami decyduje on o liczbie różnego rodzaju defektów strukturalnych, które mogą występować w próbkach;

2)    kształt i wielkość próbek;

3)    temperatura i wilgotność względna otoczenia;

4)    czas trwania próby, który reguluje się (dobiera się) przez dobór odpowiedniej szybkości odkształcania lub wzrostu naprężenia.

Najpełniejszą charakterystyką zachowania się tworzywa poddanego rozciąganiu jest tzw. wykres rozciągania, który umożliwia prześledzenie współzależności pomiędzy dwiema zmiennymi, tj. pomiędzy odkształceniem i naprężeniem w czasie całego badania. Zwykle rozpatruje się przy tym następującą zależność:

° = f(e)    (4.6)

Schematyczny wykres rozciągania przedstawiono na rys. 4.4. Można na nim prześledzić kolejne etapy próby rozciągania i punkty charakterystyczne na krzywej obrazującej tę zależność (4.6). W tworzywie poddanym rozciąganiu naprężenia wzrastają początkowo proporcjonalnie do odkształceń, zgodnie z prawem Hooke’a, czemu odpowiada początkowy odcinek prostoliniowy 0-1 na wykresie.

W obszarze tym naprężenia są liniową funkcją odkształceń

<7 = Ee    (4.6a)

Współczynnik kierunkowy tej prostej, czyli tangens kąta, pod którym prostoliniowy odcinek wykresu funkcji (4.6) nachylony jest do osi odciętych e, nosi nazwę modułu sprężystości wzdłużnej.

Stosunkowo często można jednak spotkać się z tworzywami, których wykresy rozciągania nie wykazują w ogóle liniowej zależności naprężenia od rozciągania