Без образования шейки

При достижении предела текучести во всем объеме образца развивается интенсивная пластическая деформация, равномерная по длине рабочей части. Принимая условие постоянства объема при пластической деформации, несложно получить равенства:

,(4.1)

,

где δ и ψ– относительное удлинение и сужение при равномерной деформации;

Рис. 4.2. Истинные S и Рис. 4.3. Эпюры напряжений

условные σ напряжения в шейке образца

Растяжения пластичного

Материала.

σ- напряжение как нагрузка, деленная на начальную площадь сечения образца ;

S - истинное напряжение как нагрузка, деленная на действительную пло­щадь сечения F.

При достижении точки bна диаграммах (рис. 4.1 и 4.2) истинное напря­жение

.

Этот момент соответствует достижению максимальной нагрузки Р_в

и началу образования шейки.

В области диаграммы от площадки текучести до точки bнагрузка повы­шается, происходит деформационное упрочнение материала; одновременно идут два противоположных процесса: сокращение числа дисклокаций, торможение их на границах зерен и в жестких фазах и разупрочнение — сдвиги и образование микроступенек на поверхности, повороты и переориентация поликристаллов в зернах, образование межзеренных и межкристаллитных сдвигов и полостей - микротрещин. И, наконец, сужение образца и одновременное повышение нагрузки становятся предельными; появляется сечение, где механизм деформирования, работавший до сих пор по схеме одноосного линейного напряжение, теряет устойчивость, НДС изменяется на трехосное неоднородное объемное состояние в результате образования шейки (рис. 7).

Нагрузка начинает падать, тогда как истинное напряжение Sпродолжает расти до предельного значения S_K = P_K / F_K , но это теперь условная величина, поскольку в механизме образования шейки и разрушения участвуют еще два главных напряжения, а в изломе присутствуют зоны сдвига и отрыва.

Испытание на сжатие. Для большинства металлов и сплавов, а также конструкционных пластмасс и других неметаллов, механические характеристики, полученные при растяжении и сжатии, неодинаковы. Физическая сущность различия между характеристиками материалов при растяжении и сжатии состоит не тольков различии НДС при достижении предельных уровней σ_Т, σ_в, но и в различииусловий на поверхности и в объеме в связи с разными знаками деформа-мп в упругой области при так называемом линейном напряженном состоянии. Коэффициент, введеннный Я.Б. Фридманом,

, (4.2)

характеризующий склонность НДС в образце к развитию пластических, сдвиговых деформаций, при растяжении гладкого образца имеет значение 0,5, а при сжатии

(μ = 0,5) .

Если оценить величину при растяжении в шейке по значениям на оси образца (см. рис. 4.3), то величина также окажется равной 0,5; это означает, что соотношения между свойствами материала по текучести и прочности при растяжении и сжатии для пластичных материалов должны быть близки.

Стандарт на методы испытания на сжатие ужесточил требования на условия испытания,повысил объективность получения характеристик за счет требований к образцам, обработке результатов и потребовал новой техники эксперимента. Кроме определения основных характеристик стандарт регламентирует получение параметров кривой упрочнения, необходимой для расчетовтехнологических режимов обработки металлов давлением и расчетов на прочностьв упруго - пластической области с учетом различия свойств на растяжение.

Создание на одном из типов образцов небольшого буртика на торцах, уплотняющего полость для пластичного смазочного материала (стеарина, парафина, воска и т. д.), позволяет получить на торцах почти гидростатическое давление.

Это повышает до предельных значений нагрузку, при которой имеет место идеальное сжатие на торцах, и позволяет корректно получить основные механические характеристики и кривую упрочнения в виде

,

где σ_s— истинное напряжение текучести; — логарифмическая деформация; ти п— коэффициенты (п - показатель деформационного упрочнения); F_K , F₀ — текущая и начальная площади поперечных сечений образца; h₀ , h — начальная и текущая высоты образца.

При необходимости в практике машиностроения проводят испытания на изгиб, кручение, сдвиг (срез), смятие, на ползучесть, длительную прочность, на коррозию под напряжением, на усталость.