CCF20130109042

Inną charakterystyczną cechą materiału jest granica sprężystości - jest to maksymalna wartość naprężenia, przy którym rozciągany pręt po odciążeniu powraca do swej pierwotnej długości. Oznacza to, że po przekroczeniu pewnej wartości siły Ps, próbka doznaje odkształceń trwałych (plastycznych), które nie znikają po usunięciu obciążenia

(5.2)

gdzie:

Rs - granica sprężystości.

Wartości Rh i Rs różnią się nieznacznie. Odróżnianie tych cech materiału jest jednak konieczne ze względu na ich zupełnie różny sens fizyczny.

W przypadku, gdy np. od początku procesu rozciągania pojawiają się pewne odkształcenia trwałe, wprowadza się pojęcia umownej granicy proporcjonalności lub sprężystości.

Umowną granicę proporcjonalności określa się przy tym jako wartość naprężenia cr, przy którym odchylenie od prawa Hooke’a przekracza pewną przyjętą wartość. Umowną granicę sprężystości definiujemy jako wartość naprężenia a, przy którym odkształcenia trwałe są równe pewnej umownej wartości. Ta wartość zależnie od wymagań przepisów i norm różni się znacznie i może wynosić 0,001-1-0,05%. Polskie Normy określają wartość wydłużenia trwałego, odpowiadającego umownej granicy sprężystości równej 0,05%.

Po przekroczeniu granicy sprężystości wykres ulega zakrzywieniu, a po osiągnięciu przez siłę wartości obserwujemy przyrost odkształceń bez wzrostu obciążenia. Zjawisko to nazywamy plastycznym płynięciem materiału, a naprężenie

(5.3)

nazywamy granicą plastyczności.

Na odcinku plastycznego płynięcia można zauważyć wahania wartości siły, a co za tym idzie - okresowe spadki i przyrosty naprężeń rozciągających. Wobec powyższego wprowadzamy pojęcia górnej lub dolnej granicy plastyczności. Są to naprężenia odpowiadające maksymalnej lub minimalnej sile rozciągającej zarejestrowanej w czasie plastycznego płynięcia.

Dla materiałów, w których granica plastyczności nie występuje w sposób wyraźny, wprowadzamy pojęcie umownej granicy plastyczności Roj, czyli naprężenia, przy którym próbka dozna odkształceń trwałych e_pl = 0,2% .

Po zakończeniu procesu płynięcia przyrostowi naprężeń towarzyszy coraz szybszy przyrost odkształceń. Wykres rozciągania osiąga ekstremum, któremu odpowiada maksymalna wartość siły rozciągającej P_m. Wytrzymałością na rozciąganie nazywamy naprężenie R_m równe

(5.4)

W dalszej części próby obserwujemy spadek siły do wartości P_u, przy której następuje zniszczenie próbki.

Wykorzystując wartości właściwości mechanicznych danego materiału uzyskane w próbie rozciągania można określi* naprężenia niszczące R oraz naprężenia dopuszczalne k dla tego materiału. Aby zapewnić dostateczną wytrzymałość (bezpieczeństwo) elementu konstrukcji, musibyć spełniony warunek

(⁵-⁵)

gdzie:

(5.6)

n - współczynnik bezpieczeństwa, n - 1 •

Dla elementów wykonanych z materałów ciągliwych osiągnięcie granicy plastyczności może być uznane za równoznaczne z ich zniszczeniem. Powstają bowiem wówczas tak duże odkształcenia trwałe, że wykluczają na ogół ich techniczną przydatność jako elementów kons-rukcji. W tym przypadku mamy

(5.7)

Dla materiałów kruchych warunek bezpieczeństwa wiążemy z wytrzymałością materiału. Ponieważ ich wytrzymałość na ściskanie R_c różni się od wytrzymałości Ita rozciąganie R„„ rozróżniamy

n

(5.8)

Dla materiałów plastycznych przyjmujemy k_r - k_c. Przy ustalaniu wartości współczynnika bezpieczeństwa bierzemy pod uwagę szereg czynników, takich jak: przeznaczenie konstrukcji, możliwość lokalnego przeciążenia, warunki pracy (udc-i zenia, wstrząsy, stopień narażenia na korozję).

81