§ 59. Статические испытания на растяжение.
Основным видом испытаний, дающим наиболее полное представление о материале, является испытание на растяжение цилиндрического образца.
Опыт на растяжение — это почти единственная возможность осуществления однородного напряженного состояния, а только при однородном напряженном состоянии в образце достаточных размеров можно произвести необходимые для определения механических характеристик измерения, не прибегая к тем или иным гипотезам.
Для того чтобы условные механические характеристики, полученные при испытаниях, были сравнимы, делают образцы стандартной формы, например изображенной на рис. 68.
Рис. 68.
Головки служат для захвата образца в зажимах испытательной машины, конические участки представляют плавный переход от утолщенной головки к средней цилиндрической части, наконец, средняя часть образца, заключенная между двумя рисками, отступающими от начала конуса примерно на половину диаметра, является его рабочей частью. Отношение длины l рабочей части к диаметру d нормировано, для нормальных образцов оно равно десяти, для укороченных пяти.
При испытании листового материала или прутков некруглого профиля приходится брать образцы некруглого сечения. Для того чтобы сделать результаты испытаний образцов различного сечения сравнимыми, необходимо обеспечить постоянное отношение длины образца к квадратному корню из площади поперечного сечення. Круглому образцу с отношением 
соответствует некруглый, для которого
Здесь F — площадь поперечного сечения.
Для испытаний на растяжение служат специальные машины, которые делятся на два основных типа: рычажные и гидравлические. Принцип действия рычажной машины показан на рис. 69. Образец захватывается верхним и нижним зажимами 
нижний зажим соединен с винтом 
. Гайка 
не может перемещаться в осевом направлении. При вращении ее вручную или от электромотора винт опускается и тянет за собою зажим 
.
Перемещение передается через образец верхнему зажиму 
, рычажная система выходит из равновесия. Перемещая груз 
по рычагу, мы добиваемся равновесия рычага, о чем можно судить по указателю 
. Соотношение плеч дает нам нагрузку на образец. Обычно рычаг, по которому движется груз 
, градуируется таким образом, чтобы сразу можно было прочесть действующую на образец нагрузку. В настоящее время машины такого
Рис. 69.
типа строятся сравнительно редко, для больших нагрузок предпочитают гидравлические машины, для малых и средних (до 10 тонн) — машины с маятниковым силоизмерением. Разрывная машина с маятниковым силоизмерением является вариантом рычажной машины, схема ее приведена на рис. 69 справа. Здесь также нижний зажим соединен с винтом, который ввинчивается 
вращающуюся гайку. Верхний зажим при помощи рычажной или ленточной тяги соединен с маятником. Возникающее в образце усилие отклоняет маятник, по углу отклонения измеряется сила. При такой схеме отпадает необходимость в поддержании горизонтального положения рычага, работать на маятниковой машине удобнее и проще.
Рис. 70.
На рис. 70 показана схема гидравлической испытательной машины. Нижний зажим ее неподвижен, верхний соединен с поршнем, находящимся внутри цилиндра. Насос нагнетает масло в цилиндр, давление масла через поршень передается на образец и создает в нем растягивающую силу, о величине этой силы судят по давлению масла, которое измеряется манометром.
Весьма существенное требование, которое предъявляется ко всем без исключения машинам, заключается в надежной центровке образцов, которая должна обеспечивать действительно осевое приложение нагрузки и исключать всякую возможность изгиба. Типичная конструкция самоцентрирующего захвата изображена на рис. 71. Зажим машины снабжен подушкой со сферической поверхностью, на которую опирается сферический вкладыш. Головка образца удерживается в нем с помощью разрезного кольца. При нагрузке вкладыш поворачивается, устанавливаясь таким образом, что сила проходит через ось образца.
Рис. 71.
Как видно, любая машина включает в себя силоизмеритель. Для определения деформации в зависимости от задач исследования пользуются разными способами. Для снятия диаграммы зависимости между силой и деформацией в области больших пластических деформаций бывает достаточно измерить перемещение зажима машины по масштабной линейке с нониусом, которая всегда имеется на самой машине. Большинство машин снабжается устройством для автоматической записи диаграммы зависимости между, силой и перемещением захвата.
