Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

Форма и размеры образца определяются методом механич. испытаний и видом изделия (полуфабриката), из к-рого он изготовляется. Наиболее распространены круглая и прямоугольная формы поперечного сечения образцов в рабочей части.

При изготовлении образца для механических испытаний на металлорежущих станках обработка не должна изменять свойств материала, поэтому не допускается нагрев выше 50° и наклеп. Соблюдение технологии изготовления образцов особенно важно для материалов с повышенной чувствительностью к состоянию поверхности (высокопрочные стали и сплавы). Обработка поверхности рабочей части образца должна соответствовать по крайней мере 6-му классу чистоты. Форма и размеры головок образца определяются способом крепления в захватах испытательной машины (непосредственно в губках машины, с помощью вкладышей, через штанги и т. д.). Рабочая часть образца сопрягается с головками плавной кривой, образуя т. н. галтель. Галтели обрабатываются с той же тщательностью, что и рабочая часть, т. к. галтель со следами рисок, резкими переходами, подрезами и т. п. становится местом преждевременного разрушения. Размеры рабочей части образца выдерживаются в заданных допусках, но перед испытаниями измеряются. В образцах для массовых испытаний целесообразно ужесточать допуск на основной размер рабочей части, что позволяет подсчитывать результаты испытаний по номинальному размеру, без измерения каждого образца. Из листов и тонких полос вырезаются плоские образцы, по толщине равные толщине исходного материала, причем поверхностный слой сохраняется нетронутым.

Небольшого размера трубы, полосы, проволока, а также литые образцы испытываются, как правило, без механич. обработки. Из полуфабрикатов (профилей, штамповок и т. п.), имеющих элементы прямоугольного сечения, рекомендуется изготовлять плоские образцы. Из полуфабрикатов и деталей крупных размеров вырезают обычно круглые образцы, место и направление вырезки образцов оговаривается в технич. условиях или чертежах. Для получения гарантируемых значений свойств образцы берутся из мест возможных дефектов, в направлении, поперечном к оси деформации (прокатки, вытяжки) полуфабриката или из наиболее напряженного участка изделия. Форма и размеры образца для механических испытаний влияют на нек-рые механич. св-ва материалов. Геометрич. подобие образцов разных размеров не всегда обеспечивает сравнимость результатов испытаний.

С увеличением размеров образца у большинства материалов снижается предельная пластичность (сужение, удлинение), сопротивление разрушению (особенно сопротивление отрыву), значительно падают пределы выносливости и сопротивление повторным статич. нагрузкам, повышается чувствительность к надрезу (см. Подобие геометрическое).

Большинство образцов для механических испытаний нормализовано в соответствующих ГОСТ и технич. условиях. Образцы для испытания на растяжение при комнатной темп-ре описаны в ГОСТ 1497—61, при повышенных темп-рах — в ГОСТ 9651—61. Подобные образцы используются также при определении длит, прочности (ГОСТ 10145—62) и ползучести (ГОСТ 3248—60). Для обеспечения сравнимости результатов испытаний на растяжение установлены определенные соотношения размеров образцов.

На головки тонколистовых образцов во избежание смятия можно приклепывать или наваривать с обеих сторон пластины, по форме соответствующие головке. Для испытаний на растяжение хрупких материалов применяются образцы с переменным сечением в рабочей части, выполняемой по радиусу большой кривизны.

Микромеханические испытания на растяжение проводятся на круглых образцах диаметром 0,5—1,2 мм и на плоских — толщиной до 1 мм при общей длине 10—13 мм, изготовляемых с особой тщательностью на часовых станках. Испытания на сжатие проводятся на образцах круглого, квадратного и прямоугольного сечения небольшой длины, исключающей возможность потери устойчивости во время испытаний.

Чувствительность к надрезу при статических, усталостных и динамич. испытаниях определяется на образцах с концентраторами напряжений (надрезами) различной формы. Различают внешние, надрезы (кольцевые канавки, выточки и запилы заданного профиля) и внутренние надрезы (сквозные отверстия). Форму надреза принято характеризовать остротой надреза (отношением радиуса закругления в вершине надреза Q к ширине или диаметру образца в сечении надреза dH) и его глубиной (отношением 2v/d0, где v — глубина надреза, d0 — ширина или диаметр образца вне надреза). Коэфф. концентрации ак (коэфф. формы) тем выше, чем острее надрез. При данной остроте надреза увеличение глубины до 50% вызывает рост коэфф. концентрации; при дальнейшем увеличении глубины ак уменьшается. Влияние надреза на прочность определяется формой надреза (коэфф. концентрации ак), его расположением (внутр. надрез или внешний), св-вами материала (запасом пластичности), а также способом нагружения. Так, напр., внутр. надрез (отверстие) при растяжении вызывает большее снижение прочности, чем внешний; при изгибе наблюдается обратное влияние.

Группа образцов для испытаний на усталость характеризуется повышенными требованиями в отношении обработки поверхности, значительной зависимостью формы и размеров образца от вида испытаний (типа испытательной машины). Для получения хар-к выносливости, свободных от влияния состояния поверхности, последней операцией при изготовлении образца должна быть механич. или электролитич. полировка. Для испытания на усталость применяются две формы рабочей части гладких образцов: 1) с постоянным сечением и 2) с переменным сечением. Недостатком первой формы образцов является концентрация напряжений в месте перехода цилиндрич. части к галтели, что приводит к разрушениям преимущественно вблизи галтели, и в этом случае результаты испытаний не могут характеризовать истинное сопротивление материала усталости. В настоящее время чаще применяются образцы формы, лишенные перечисленных недостатков. Однако с точки зрения статистич. фактора (нахождение различного рода ослаблений в нек-ром объеме материала) достоверность результатов испытаний образцов 1-й формы при условии их разрушения в рабочей части больше, чем у радиусных образцов, работающих при макс, напряжениях лишь в одном (минимальном) сечении. При применении образцов с постоянным поперечным сечением рабочей части галтели полируют, добиваясь лучшей их поверхности и повышая т. о. вероятность разрушения в рабочей части. Часть образцов на выносливость нормализована в ГОСТ 2860—45. Наибольшее распространение при испытании на усталость получили круглые образцы. При нагружениях чистым изгибом, изгибом в одной плоскости и растяжением — сжатием, помимо круглых образцов, применяются и плоские. Пределы выносливости цилиндрич. образцов оказываются выше, чем плоских из того же материала. При испытаниях на усталость сильное влияние оказывает масштабный фактор (см. Масштабный эффект), выносливость значительно снижается с увеличением размера образца, особенно интенсивно в области относительно малых диаметров (до 50 мм).

На выносливость статическую принято испытывать круглые (диаметром 8—10 мм) и плоские (толщина образца соответствует толщине листа, полосы) образцы, как правило, снабженные концентратором напряжений в виде круговой выточки на цилиндрич. образце или в виде отверстия в плоском, при этом отношение ширины образца к диаметру отверстия выбирается равным 5—6. К поверхности образцов из высокопрочных сталей и сплавов для испытаний на статич. выносливость предъявляются столь же высокие требования, как и к поверхности образцов, применяемых для испытания на усталость.

Лит.: Дроздовский Б. А., Фридман Я. Б., Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей, М., I960; Металлы. Методы механических и технологических испытаний, М., 1963

  Механические испытания металлов. Испытание на изгиб в холодном или ...

  Методы определения прочности бетона. Шариковый молоток конструкции ...

  механические свойства заполнителя. Заполнители

  МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Строительные материалы

   Механические свойства

  СТАЛЬ. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТАЛИ твердость по Бринелю

  ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ТЕХНИКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО. Строительная энциклопедия