Особенности испытания материалов при сжатии

 

Как и при растяжении при сжатии строят соответствующие диаграммы.

В качестве металлических образцов принимают цилиндры (рис. 3.15), высота h которых равна их диаметру d=20 мм. Для автоматических машин используют образцы с размерами h=d=6 мм. Для других материалов применяются образцы кубической формы: из дерева - а=50 мм; из цемента - а=70 мм; из бетона – а=200 или 300 мм.

 

 

Для сравнения рассмотрим диаграммы растяжения и сжатия для чугуна и стали представленные на рис. 3.17. Начальные участки ОА диаграмм при растяжении и сжатии имеют практически одинаковый угол наклона с осью ε и одинаковую длину. Следовательно, модули упругости Е и пределы пропорциональности σ_пц при растяжении и сжатии одинаковы. Но при сжатии отсутствует ярко выраженная площадка текучести. Поэтому условно считается, что пределы текучести σ_т стали при растяжении и сжатии совпадают.

После площадки текучести при сжатии линия диаграммы постоянно возрастает, образец принимает бочкообразную форму и, наконец, расплющивается (рис.3.15 б). Установить предел прочности σ_пч не удается. Поэтому так же считается, что предел прочности при сжатии равен пределу прочности при растяжении. Такую форму имеют диаграммы растяжения алюминия и меди.

 

При растяжении образца из чугуна диаграмма имеет с самого начала нелинейный характер. Однако предел прочности σ_пч при сжатии превышает предел прочности σ_пч при растяжении. Так предел прочности для чугуна СЧ σ_пч =500 – 1500 МПа, т. е. в 4-5 раз больше, чем при растяжении. Когда напряжения в образце приближаются к пределу прочности в цилиндрическом образце, принявшем бочкообразную форму, появляются трещины под углом 45⁰ за счет действия максимальных касательных напряжений τ_max (рис. 3.16). Затем боковые части образца отделяются и он приобретает форму двух конусов (рис. 3.16 в). При этом диаграмма сжатия обрывается.

Некоторый интерес представляет поведение стального образца, находящегося в упруго пластическом состоянии, что соответствует, например, участку CD (рис. 3.18). Если в некоторой точке М растянутый образец разгрузить, а затем цилиндрический образец из него подвергнуть деформации противоположного знака, то, как видно из диаграммы сжатия МА₂С₂, произойдет уменьшение значений предела пропорциональности до величины σ′_пц и предела текучести до величины σ′_т по сравнению с соответствующими величинами σ_пц и σ_т.

Таким образом, после наклепа при растяжении пределы пропорциональности и текучести при сжатии уменьшились.

Эффект Баушингера - явление, связанное с понижением характеристик прочности металлов (предела пропорциональности, предела текучести) после растяжения и нагружения материала образца сжимающей нагрузкой.

Эффект Баушингера характеризует, так называемую деформационную анизотропию стали. Это явление необходимо учитывать при исследовании упруго пластического состояния элементов конструкций при сложных процессах нагружения.