Наибольшая величина растягивающей образец силы изображается ординатой ODt она часто называется разрушающей нагрузкой, так как необходима для того, чтобы началось разрушение; окончательное же разрушение происходит при нагрузке, изображаемой на диаграмме ординатой точки К Напряжение, вызванное наибольшей нагрузкой, носит название предела прочности или временного сопротивления Од. Предел прочности, полученный как частное от деления наибольшего груза на первоначальную площадь поперечного сечения образца, характеризует величину тех сил, которые необходимы, чтобы довести стержень из рассматриваемого материала до разрушения при растяжении; для малоуглеродистой стали эта величина достигает4000 кг/см .

Изучая диаграмму, мы наметили на ней целый ряд ординат, выражающих величину нагрузок, связанных с различными механическими характеристиками материала. В таблице 4 дана сводка этих нагрузок и соответствующих им характеристик (напряжений) с их обозначениями. Для получения любого из указанных в таблице пределов соответствующая нагрузка делится на первоначальную площадь поперечного сечения.

Таблица 4. Механические характеристики материалов.

Все эти механические характеристики (пределы пропорциональности, упругости, текучести и прочности) характеризуют способность материала сопротивляться стремлению внешних сил деформировать и разрушать образец при растяжении.

Абсциссы диаграммы испытания характеризуют иное свойство материала, а именно, его способность в большей или меньшей степени деформироваться, прежде чем наступит разрушение.

Отрезок 001 (фиг. 17) даёт нам величину упругой деформации образца к моменту разрыва, исчезающей в тот же момент, как разрушение произошло. Длина же ООз = А/о представляет собой величину остающихся удлинений участка / образца после разрыва. Эта величина тем больше, чем больше длина выбранного для измерений участка и чем пластичнее материал.

Отношение удлинения Д/о к первоначальной длине участка / принимается за меру пластичности материала, т. е. его способности испытывать большие деформации при разрушении.

Величина этого отношения, выраженная в процентах, обозначается буквой 8 и называется остаточным относительным удлинением образца после разрыва и для обычно применяемых сортов стали колеблется в пределах от 8 до 28Уо. Таким образом,

8 = .100.

Следует отметить, что величина остаточного относительного удлинения образца в значительной степени зависит от формы образца, главным образом от отношения его длины к площади поперечного сечения. Поэтому в лабораторной практике принято измерять, после разрыва образца, остаточное удлинение не на всей его длине, а лишь на некоторой ее части, называемой расчётной. В образцах с круглым поперечным сечением расчётная длина чаще всего назначается равной lOd, иногда 5d. В образцах с прямоугольным поперечным сечением расчётная длина назначается так, чтобы при круглом поперечном сечении той же площади F, что и прямоугольное, отношение длины к диаметру оставалось прежним. Например, соответственно принятой для образца круглого сечения длине в lOrf, для образца с прямоугольным поперечным сечением за расчётную длину следует принять 11,3 j/F. Образцы изготовляются так, что их длина между головками несколько превышает принятую расчётную.

Для оценки пластичности материала при испытании на растяжение служит и другая величина, так называемое остаточное относительное сужение. После достижения наибольшей нагрузки на одном из участков стержня начинается образование шейки , и сечение образца в месте разрыва обычно имеет меньшую площадь, чем первоначальное (фиг. 19). Назовём первоначальную площадь сечения Fq, а площадь в месте разрыва Fi, величина

ф = > 100

(в процентах) носит название относительного сужения после разрыва. Чем эта величина больше, тем материал пластичнее.

Наконец, диаграмма на фиг. 17 даёт нам возможность установить ещё одну механическую характеристику материала, связанную с его сопротивлением ударам *). Это сопротивление оказывается тем ббльшим, чем больше работа, которую нужно затратить, чтобы разорвать образец. Поэтому в качестве характеристики способности материала сопротивляться действию внезапного приложения нагрузки ----±

) Подробнее см. § 233.

можно взять величину работы, которую надо затратить на растяжение образца до предела упругости или до разрыва. Оказывается,

что эта работа в определённом масштабе выражается площадью диаграммы растяже-В/ ния (фиг. 17).

Рассмотрим часть этой диаграммы в пределах применимости закона Гука (фиг. 20). При растяжении закреплённого одним концом образца перемещение другого его конца под действием постепенно возрастающей силы Р равно тоже постепенно растущему

удлинению А/=-; эта зависимость выражается прямой 05. Фиг. 20. Какому-либо значению силы Р (отре-

зок ВВ соответствует удлинение А/ (отрезок Ofij на фиг. 20). Увеличим нагрузку на dP\ удлинение увеличится на rfA/ и растягивающая сила, средняя величина которой при этом равна совершит работу

dA = (plrdp\dLl = P*dtl-\-~dPdb.l.

Отбрасывая малую величину второго порядка ~ dP rfA/, получаем

dA = PdLL

Графически работа dA изображается площадью заштрихованного Прямоугольника высотой Р и основанием rfA/.

Рассматривая постепенное возрастание силы Я, как ряд последовательных прибавлений элементарных нагрузок dP, получим, что работа, производимая внешними силами при постепенном растяжении образца, представится суммой элементарных прямоугольников (фиг. 20). При непрерывном увеличении Р, т. е. при dP и db.1 бесконечно малых, эта сумма для определённых значений Р w LI обратится в площадь треугольника ОВВу равную

~ВгВОВ = ~РМ.

Таким образом, величина работы, совершённой при упругом удлинении бруска на величину А/, выразится формулой

(3.1)

А = ~РМ

и графически представится площадью соответствующей части диаграммы растяжения.

Такие же рассуждения можно применить и к полной площади диаграммы (фиг. 17). Вся площадь выражает собой полную работу Л затраченную для разрыва образца длиной / и площадью F.