§ 73. Влияние скорости испытания.

Вид диаграммы растяжения и ординаты ее характерных точек зависят от скорости, с которой производится растяжение. Для изучения этого эффекта в разных диапазонах скоростей применяются разные методы.

Обычные машины для испытаний на растяжение допускают изменение скорости движения элемента в известных пределах. Существуют машины, снабженные дополнительным редуктором, на которых можно производить испытания с весьма малыми скоростями. Для больших скоростей деформации такой путь непригоден, поэтому приходится прибегать к ударным испытаниям на копрах. Для не слишком больших скоростей применяются копры с падающей бабой или маятниковые. Скорость движения захвата в этом случае — это скорость свободного падения груза, масса которого должна быть достаточно большой для того, чтобы можно было пренебречь потерей энергии на разрушение образца и считать скорость растяжения постоянной. Еще большие скорости получены на пневматических копрах.

Такой копер представляет собою пневматическую пушку, выбрасывающую ударник со скоростью 300 м/сек и выше.

Для стали при нормальной температуре зависимость механических свойств от скорости испытания незначительна, ее можно обнаружить, только меняя скорость в тысячи и десятки тысяч раз.

Рис. 106.

На рис. 106 схематически показаны статическая и динамическая диаграммы растяжения углеродистой стали при нормальной температуре; первая получена на обычной разрывной машине, вторая — на копре с падающей бабой. Сравнение их приводит к следующим выводам:

1. При динамических испытаниях предел текучести и временное сопротивление повышаются.

2. Площадка текучести исчезает.

3. Максимум диаграммы перемещается ближе к началу.

При высоких температурах зависимость характеристик пластичности от скорости становится более сильной. Проще всего определить из опыта величину временного сопротивления; получение полной диаграммы растяжения при высоких скоростях связано с серьезными экспериментальными трудностями. На рис. 107 приведены экспериментальные графики зависимости временного сопротивления стали от скорости относительной деформации (Надаи и Манджойн). Опыты показали, что при нормальной температуре в диапазоне скоростей от до ощутимой зависимости от скорости не обнаруживается. Заметим, что обычная скорость испытания на стандартной испытательной машине соответствует примерно . При увеличении скорости до временное сопротивление возрастает примерно на 45%.

При температурах, превышающих 300°, зависимость временного сопротивления от скорости обнаруживается во всем интервале скоростей и становится гораздо более сильной.

При расчете изделий, пластически деформирующихся с большой скоростью, обычно исходят из идеализирований схемы вязкопластического тела.

Рис. 107.

Считается, что напряжение связано со скоростью деформации следующей зависимостью:

Здесь k и v — постоянные при данной температуре характеристики материала. При вас отсюда получается то есть обычное условие идеальной пластичности.

Более простая схема — это вязкопластическое тело с линейной зависимостью сопротивления от скорости, для которого напряжение выражается следующим образом:

Уравнение (73.2) довольно плохо согласуется с опытными данными в широком диапазоне скоростей, но в узком диапазоне скоростей всегда можно подобрать константу вязкости таким образом, что это уравнение окажется удовлетворительным. Расчеты, основанные на уравнении (73.2), обладают преимуществом большей простоты.