Предел прочности

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Преде́л про́чности — механическое напряжение \sigma_B, выше которого происходит разрушение материала. Т. е. предел прочности есть пороговая величина, превышая которую механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материал. Следует различать статический и динамический пределы прочности. Также различают пределы прочности на сжатие и растяжение.

Величины предела прочности[править | править вики-текст]

Статический предел прочности[править | править вики-текст]

Статический предел прочности, также часто называемый просто пределом прочности есть пороговая величина постоянного механического напряжения, превышая который постоянное механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Согласно ГОСТу 1497-84 более корректный термин есть «Временное сопротивление разрушению», то есть напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях. Термин происходит от представления, по которому материал может бесконечно долго выдержать любую статическую нагрузку, если она создаёт напряжения, меньшие статического предела прочности, т. е. непревышающие временное сопротивление. При нагрузке, соответствующей временному сопротивлению (или даже превышающей её — в реальных и квазистатических испытаниях), материал разрушится (произойдет дробление испытываемого образца на несколько частей) спустя какой-то конечный промежуток времени (возможно, что и практически сразу, — т. е. не дольше чем за 10 с).

Динамический предел прочности[править | править вики-текст]

Динамический предел прочности есть пороговая величина переменного механического напряжения (например при ударном воздействии), превышая которую переменное механическое напряжение разрушит тело из конкретного материала. В случае динамического воздействия на это тело время его нагружения часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения. В такой ситуации соответствующая характеристика называется также условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности.

Предел прочности на сжатие[править | править вики-текст]

Предел прочности на сжатие есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности на сжатие) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности), превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) сожмет тело из конкретного материла — тело разрушится или неприемлемо деформируется.

Предел прочности на растяжение[править | править вики-текст]

Предел прочности на растяжение есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности на сжатие) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности), превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) разорвет тело из конкретного материла. (На практике, для детали какой либо конструкции достаточно и неприемлемого истончения детали.)

Другие прочностные параметры[править | править вики-текст]

Мерами прочности также могут быть предел текучести, предел пропорциональности, предел упругости, предел выносливости и др. так как для выхода конкретной детали из строя (приведения детали в негодное к использованию состояние) часто достаточно и чрезмерно большого изменения размеров детали. При этом деталь может и не разрушится а лишь только деформироваться. Эти показатели практически никогда не подразумеваются под термином «предел прочности».

Прочностные особенности некоторых материалов[править | править вики-текст]

Значения предельных напряжений (пределов прочности) на растяжение и на сжатие у многих материалов обычно различаются. У композитов предел прочности на растяжение обычно больше предела прочности на сжатие. Для керамики (и другие хрупких материалов) — наоборот, характерно многократное превышение пределом прочности на сжатие предела прочности на растяжение. Для металлов, металлических сплавов, многих пластиков, как правило, характерно равенство предела прочности на сжатие и пределу прочности на растяжение. В большей степени это связано не с физикой материалов а с особенностями нагружения, схемами напряженного состояния при испытаниях и с возможностью пластической деформации перед разрушением.

Некоторые значения прочности на растяжение, \sigma_0, в МПа (1 кгс/мм2 = 100 кгс/см2 = 10 МН/м2 = 10 МПа) (1МПа = 1н/мм^2 = 10кгс/см^2)

Согласно справочнику материалов Арзамасова, Брострема, Буше и др. диапазон пределов прочности для стали ~500—3000 МПа.

Материалы \sigma_0 \sigma_0/E
Графит (нитевидный кристалл) 2400 0,024
Сапфир (нитевидный кристалл) 1500 0,028
Железо (нитевидный кристалл) 1300 0,044
Тянутая проволока из высокоуглеродистой стали 420 0,02
Тянутая проволока из вольфрама 380 0,009
Стекловолокно 360 0,035
Мягкая сталь 60 0,003
Нейлон 50 0,0025