Общее понятие о механических характеристиках материалов и их определении

При выборе материала для проектируемых деталей машин, элементов конструкции и в последующих расчетах их прочности, жесткости и устойчивости необходимо знание механических характеристик материала. Механическими характеристиками называются такие численные значения, которые характеризуют упругость, пластичность, твердость материала.

Упругость – это способность материала деталей и элементов конструкций восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия внешней нагрузки.

Пластичность характеризует свойства материала давать значительные остаточные деформации после снятия нагрузки и при этом не разрушаться.

Под твердостью материала подразумевается его способность сопротивляться проникновению в него других тел (например, стального шарика, алмазных пирамиды или конуса). Твердость характеризует качество поверхности конструкционного материала для последующего изготовления из него деталей машин и конструкций.

Механические характеристики определяются в лабораторных условиях путем испытаний на специальном оборудовании образцов материалов стандартных размеров.

Механические испытания различают по характеру нагружения и по виду деформации.

По характеру нагружения испытания бывают:

а) статические (при действии медленно меняющейся по времени силы или постоянной силы).

б) переменные (от быстро меняющейся по величине и направлению нагрузки).

в) ударные (при действии нагрузок малой продолжительности по времени).

По виду деформаций испытания образцов производятся на:

· растяжение;

· сжатие;

· срез;

· изгиб.

Испытания производят при нормальной комнатной температуре, хотя бывают испытания образцов материала при высокой температуре (например, для двигателей турбин, реактивных двигателей) и низкой температуре (например, для материалов холодильных камер рефрижераторных помещений судов и др.).

По механическим свойствам конструкционные материалы могут быть разделены на две группы:

а) пластичные;

б) хрупкие.

У пластичных материалов разрушению предшествует значительные пластические деформации (например, сталь, медь, алюминий).

Для хрупких материалов разрушение происходит в упругой области (например, чугун, бронза, стекло).

Наиболее широко производят статические испытания образцов на растяжение. Объясняется это тем, что механические характеристики материала при растяжении позволяют использовать их и при других видах деформаций. Кроме того, этот вид испытаний легко осуществить в лабораторных условиях.