ДИАГРАММА СЖАТИЯ

§

фиг. 25 увеличен примерно в 40 раз, а вертикальный - примерно в 6 раз.

Как правило, хрупкие материалы плохо сопротивляются растяжению; их предел прочности на разрыв оказывается малым по сравнению с пределом прочности пластичных материалов.

Зависимость деформаций от напряжений при растяжении хрупких материалов обычно плохо изображается законом Гука; на диаграмме вместо прямолинейного участка мы уже при низких напряжениях получаем слегка искривлённую линию, т. е. не наблюдается строго линейной пропорциональности между силой или напряжением и соответствующей деформацией.

Таким образом, модуль упругости равный (§ 12) тангенсу угла наклона относительно оси абсцисс касательной к диаграмме напряжений, собственно говоря, нельзя считать для таких материалов постоянной величиной; он меняется в зависимости от величины того напряжения, для которого мы вычисляем деформацию. Чем эти напряжения больше, тем модуль меньше или больше, в зависимости от того, куда направлена выпуклость кривой диаграммы - вверх или вниз.

Однако в пределах тех напряжений, при которых материал обычно работает в сооружениях, наблюдающиеся отклонения от закона Гука незначительны. Поэтому при практических расчётах заменяют криволинейную часть диаграммы соответствующей хордой (фиг. 26) и считают модуль Е постоянным. Это тем более допустимо, что механические характеристики хрупких материалов изменяются для отдельных образцов в более широких пределах, чем характеристики пластичных материалов; поэтому нет смысла пользоваться более точными выражениями зависимости между напряжениями и деформациями.

Фиг. 26.

§ 15. Характер разрушения при сжатии пластичных и хрупких материалов. Диаграмма сжатия.

При изучении сопротивления материалов сжатию приходится применять образцы в виде кубика или цилиндра с высотой, немного льшей диаметра. Для более длинных образцов в опытах трудно **збежать искривления.

Размеры образцов для разных материалов различны и колеб-тся в пределах (ребро кубика) от 2 см (дерево) до 20-30 см (бетон).

При сжатии цилиндрика из пластичного материала при напряже-ниже предела пропорциональности или текучести материал

ведёт себя так же, как при растяжении. Величины предела пропори циональности (а также текучести для стали) и модуля упругости для пластичных материалов при сжатии и растяжении примерно одинаковы.

После перехода за предел пропорциональности появляются заметные остаточные деформации, выражающиеся в укорочении \ образца и увеличении диаметра. Благодаря трению между опорными плитами пресса и основаниями образца затрудняются поперечные деформации материала у торцов образца; он принимает бочкообразную форму (фиг. 27). По мере увеличения площади поперечного сечения приходится для дальнейшей деформации всё увеличивать нагрузку, образец продолжает сжиматься, обращаясь в лепёшку. Напряжения, аналогичного пределу прочности при разрыве, наблюдать не приходится.

Типичная диаграмма напряжений при сжатии для пластичного материала (малоуглеродистая сталь) показана на фиг. 28. При сжатии пластичных материалов, как и при их растяжении, имеет место явление наклёпа.

Фиг. 27.

Фиг. 28.

Фиг. 29.

Хрупкие материалы - камень, чугун, бетон - при сжатии разрушаются так же, как и при растяжении, при весьма малых деформациях. На фиг. 29 показана диаграмма напряжений при сжатии каменного образца (кубик размерами lOXOXl - гранит). На фиг. 30 дана диаграмма напряжений при сжатии чугуна. Здесь также обращаем внимание на то, что масштабы диаграмм фиг. 29

g 15] ДИАГРАММА СЖАТИЯ 59

я 30, в особенности горизонтальный, значительно увеличены по сравнению с масштабом диаграммы фиг. 28.

Характер разрушения образцов камня показан на фиг, 31; раздробленный образец представляет собой усечённые пирамиды, соединённые меньшими основаниями. Эта форма разру- f<z/CM шения зависит от наличия рри опыте сил трения между образцом и опорными плитами пресса. Если уничтожить это трение, например, путём смазывания парафином торцов кубика, то характер разрушения камня будет иным: камень будет разделяться на части тре-ш.инами, параллельными действию сжимающей силы (фиг. 32). Разрушающая нагрузка для такого кубика будет меньше, чем для кубика, испытанного обычным путём, без смазки. Таким образом, при испытании на сжатие величина предела прочности оказывается в значительной мере условной характеристикой прочности материала. Это

3000 -

2000 -

1000-

Уооо,Ш 0,600 то JoW

Фиг. 30.

Фиг. 31.

Фиг. 32.

Обстоятельство приходится учитывать при назначений коэффициента запаса.

При медленном ведении опыта на сжатие для образцов призматической формы из бетона или из каменной кладки подмечено, что Разрушение начинается с появления продольных, параллельных направлению силы трещин. Таким образом, можно сказать, что материал