Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали: Решение лабораторной работы

Лабораторная работа: Испытание на растяжение образца из малоуглеродистой стали Цель работы: Экспериментальное изучение процесса растяжения образца из малоуглеродистой стали, определение механических характеристик материала и построение диаграммы растяжения. 1. Основные расчетные формулы Для обработки результатов испытаний используются следующие формулы: Напряжение в поперечном сечении образца: \[ \sigma = \frac{P}{A_0} \] где \( P \) — действующая нагрузка, \( A_0 \) — начальная площадь поперечного сечения. Относительное удлинение: \[ \epsilon = \frac{\Delta l}{l_0} \cdot 100\% \] где \( \Delta l \) — приращение длины, \( l_0 \) — начальная расчетная длина образца. 2. Характерные точки диаграммы растяжения На диаграмме \( \sigma - \epsilon \) для малоуглеродистой стали (например, Ст3) выделяют следующие участки: 1. Участок пропорциональности: Напряжения растут линейно согласно закону Гука: \[ \sigma = E \cdot \epsilon \] где \( E \) — модуль упругости первого рода. 2. Площадка текучести: Горизонтальный участок, где деформация растет при практически постоянной нагрузке. Напряжение в этой точке называется пределом текучести \( \sigma_т \). 3. Участок упрочнения: После площадки текучести материал снова оказывает сопротивление нагрузке до достижения максимальной силы. Напряжение в высшей точке — предел прочности \( \sigma_в \). 4. Участок образования шейки: В наиболее слабом месте образца происходит резкое уменьшение сечения (образование шейки), что ведет к падению нагрузки и последующему разрыву. 3. Механические характеристики прочности Предел текучести: \[ \sigma_т = \frac{P_т}{A_0} \] Предел прочности (временное сопротивление): \[ \sigma_в = \frac{P_{max}}{A_0} \] Относительное остаточное удлинение после разрыва: \[ \delta = \frac{l_k - l_0}{l_0} \cdot 100\% \] где \( l_k \) — длина образца после разрыва. Относительное сужение поперечного сечения: \[ \psi = \frac{A_0 - A_k}{A_0} \cdot 100\% \] где \( A_k \) — площадь сечения в месте разрыва (в шейке). 4. Вывод по работе В ходе выполнения лабораторной работы была построена диаграмма растяжения малоуглеродистой стали. Характер диаграммы подтверждает высокую пластичность данного материала, о чем свидетельствует наличие выраженной площадки текучести и значительное относительное удлинение. Данные свойства позволяют широко использовать отечественные малоуглеродистые стали в промышленном и гражданском строительстве России, обеспечивая надежность и безопасность возводимых конструкций.