Справочник по машиностроительным материалам - Сидуля П.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Ввиду условности понятия «модуль упругости чугуна» было предложено множество характеристик относительного модуля упругости: при разрушающем напря-
Фиг. 5. Возникновение пластических деформаций на кромках концентраторов напряжений в результате местного превышения предела текучести.
Деформация
Фиг. 6. Образование петель гистерезиса при повторных нагружениях серого чугуна
с пластинчатым графитом.
женин, при некотором заданном напряжении (в абсолютной величине или в ппоцен-тах разрушающего напряжения). В отдельных случаях модуль упругости определялся по отношению к упругим деформациям, в других — к суммарным. Ввиду такого большого числа различных характеристик необходимо было выработать единое понятие, пригодное для упругих деформаций как при растяжении, так и при сжатии и изгибе. Поэтому было введено понятие «условный модуль упругости чугуна» ?0, соответствующий тангенсу угла наклона касательной к кривой растяжения в начале координат. Ввиду большой погрешности определений угла наклона к кривым растяжения условный модуль упругости устанавливается экстраполированием до нуле-
КОНСТРУКЦИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ ЧУГУНА
99
Г § 9
вой нагрузки тангенса угла наклона секущих ОР\< ОРх, 0Р2, ОРъ (фиг. 6, в) к кривой растяжения «стабилизированного» чугуна или секущих (фиг. 7), полученных Колло [5] повторным нагруженнем чугуна возрастающими нагрузками {фиг. 8).
Из данных фиг. 8 видно, что менее прочный чугун Б, кривая растяжения которого приведена на фиг 7, имеет меньший условный модуль упругости и большую крн
12-10'
с:
«а &
До
!
Ч
1 1 ІІ
..... 1 1
о
(ЦП
0,04
0№
О 10 20 кГ/мм* Напряжение растяжения
Фиг. 7. Увеличение угля наклона гнетерезнспых нетель с повышением растягивающих напряжений.
Фиг. 8. Получение условного модуля упругости экстраполированием
Напряжение
отношений ¦ „ .- при нов-
Деформация
торных погружениях серого чугуна
при возрастающих нагрузках.
кГ/мм
12
-О
7
/
/
1
200 Ш 600кГ Нагрузка
Фиг. 9. Зависимость площади гисте-резисных петель при повторных нагру-жениях серого чугуна от величины приложенных нагрузок.
Фиг. 10. Кривые сжатия {I) и растяже-ния (2) серого чугуна с пластинчатым
графитом.
визиу диаграммы растяжения из-за большего наклона кривой Б, т. е. большие остаточные деформации при нагружении, чем более прочный чугун Л.
Площадь гиетсрезисных петель является важной характеристикой конструк ционпой прочности серого чугуна, ибо она определяет способность материала к гаше нию энергии колебаний при вибрации (циклическая вязкость) и переменных нагруз
ках (усталостная прочность). „
Площадь гиетсрезисных петель увеличивается с нагрузкой (фиг. 9) и с увеличением кривизны кривой растяжения, т. е. с увеличением наклона кривых на фиг. 8
7
100
ПРОЧНОСТЬ ЧУГУНА И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
иначе говоря, с понижением прочности чугуна. В высокопрочном чугуне с шаровидным графитом гистерезисные петли практически отсутствуют.
Упругие деформации чугуна при сжатии отличаются от таковых при растяжении. Из фиг. Ш видно, что при одинаковом условном модуле упругости (касательная вначале осей координат) наклон кривой сжатия уменьшается с повышением напряжения менее круто, чем наклон кривой растяжения. Однако, ввиду того что предел прочности чугуна при сжатии значительно выше, чем при растяжении, общая деформация
при сжатии, наоборот, получается намного кГ/ммг большей, чем при растяжении На фиг. II
12-10
х?
tu
I
А у \ ч
Y
О
20 Ь0к!/мм Напряжение
Фиг. II. Зависимость отношения напряжения к общей деформации от напряжений сжатия (/) и растяжения (2).
Фнг. 12. и деформаций
Распределен ие на п ря жен нй в изгибаемом прямоугольном бруске.
показано изменение отношений напряжения к деформации (тангенсы углов наклона текущих к кривым деформации) с увеличением напряжений при растяжении и сжатии [61
При изгибе деталей симметричного профиля, изготовленных из серого чугуна, указанное различие отношений напряжения к деформации в растянутых и сжатых волокнах приводит к нарушению симметричности распределения напряжений по сечению (фиг 12). Нарушается и закономерность уравнения для прямоугольного бруска.
М
{°раст)т*х = (°слс)тах--Щ~ *
где М — изгибающий момент; И' — момент сопротивления
В то время как в сжатых волокнах изгибаемого чугунного бруска напряжения сжатия увеличиваются пропорционально расстоянию от нейтральной оси, в растянутых волокнах наблюдается нелинейная зависимость 17] При этом нейтральная ось не проходит через ось симметрии (центр тяжести)
Положение нейтральной осн определяется следующими зависимостями.
Нсж--'-2*-*
?сж т *раст
и
и г- враст . "раст -п..
*сж т *раст
Площади под кривыми деформации должны быть равны На фнг 10 показано, что при звр=32,6л77лл2 асж Должно быть равно 49,0 кПммК При этом гсЖ =0,566% и Е раст ~ 0,73%
На фиг 13, а и б приведены зависимости величины площадей под кривыми сжатия и растяжения (а) и моментов этих площадей {б) от деформации при сжатии
