ГОСТ 1497-2023 и предел пропорциональности.
Предел пропорциональности (ППц) – это механический параметр, рассматриваемый в сопротивлении материалов. Представляет собой максимальное механическое напряжение, при котором выполняется закон Гука (деформация тела прямо пропорциональна приложенной силе).
ГОСТ 1497-2023 определяет предел пропорциональности как напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между растягивающим усилием и удлинением образца с установленным допуском в 50 %. Обозначение – σпц, единица измерения – Н/мм2 (МПа).
Значение предела пропорциональности при проектировании.
ППц является важнейшей характеристикой материала при его выборе для создания конструкций, механизмов. Знание значения предела пропорциональности применяется при определении упругих свойств материала как под нагрузкой, так и после ее удаления. Практически, любой материал конструкции работает в циклическом режиме. ППц позволяет заранее определить способность возврата к механическим характеристикам после снятия нагрузки.
Таким образом предел пропорциональности является одним из основных параметров при проектировании и выборе материала, поскольку именно он указывает на уровень механической прочности и упругости выбранного материала, что подтверждается представленной выше диаграммой. В целом правильный выбор материала влияет на безопасность и работоспособность всей конструкции.
Определение предела пропорциональности.
Самыми распространенными методами определения ППц считаются испытание на растяжение и испытание на изгиб. В качестве примера рассмотрим метод испытания на растяжение.
Руководящим документом по проведению испытаний является ГОСТ 1497-2023. Стандарт актуален при испытании черных и цветных металлов диаметром или толщиной от 3 мм при температуре 10-35 °С.
Требования к образцам для испытаний.
Образцы для испытаний используются двух видов – цилиндрические и плоские.
Для каждого типа образцов ГОСТ устанавливает свои размеры (приведены в таблицах Приложений Б и В стандарта). В качестве примера приведена таблица размеров цилиндрических образцов типа I (см. табл. 1).
Таблица 1. Значения указаны в миллиметрах.
При испытаниях используются два образца.
Испытательная аппаратура.
Испытательные машины выбираются согласно требованиям ГОСТ 28840-90 с относительной погрешностью не более 1 %. Универсальные испытательные машины серии МИМ полностью соответствуют всем требованиям данного стандарта.
Штангенциркули предназначены для измерений размеров образцов. Подбор осуществляется по ГОСТ 166-89.
Микрометры используются при точном измерении образцов, должны соответствовать требованиям ГОСТ 6507-90.
Линейки металлические подбираются по ГОСТ 427-75.
Подготовка к испытаниям.
В первую очередь определяется площадь поперечного сечения образца по трем измерениям. Полученные значения округляются в соответствии с таблицей (см. табл. 2).
Таблица 2.
После определения площади поперечного сечения образец надежно фиксируется в захватах испытательной машины. Используя математические формулы Приложения Г стандарта выбирается скорость перемещения траверсы испытательной машины.
Проведение испытаний.
К образцу прикладывается осевое растягивающее усилие. Контрольные приборы машины фиксируют приложенное усилие и изменения, происходящие с образцом. В результате пишущее устройство выдает диаграмму зависимости деформации от напряжения (см. диаграмму 1).
Предел пропорциональности определяется расчетным методом или графическим по участку диаграммы «усилие-удлинение».
При определении ППц расчетным методом нагружение образца производится равными ступенями с экспозицией 5-7 с каждая. Рекомендуется производить не менее 14 ступеней, причем первые четыре – до достижения напряжения 70-80 % от ППц, оставшиеся 10 – с величиной не более 2 % от предполагаемого предела пропорциональности. Для получения конечного результата определяется средняя величина приращения удлинения на малую ступень нагружения.
При использовании графического метода строится диаграмма 2 (см. рис. 1).
Из диаграммы следует, что точка касания Pпц и есть значение искомого предела пропорциональности. Окончательно ППц высчитывается по специальной математической формуле: σпц = Pпц/F0.
Результаты испытаний оформляются протоколом испытаний, содержащим следующие данные:
- Номер протокола;
- Тип образца для испытаний;
- Сведения об используемом оборудованиии;
- ГОСТ 1497 – метод и скорость испытания.
