Механические свойства материалов

Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться разрушению или деформации (изменению формы и размеров) под действием внешних нагрузок. К механическим свойствам относятся прочность, твердость, упругость, хрупкость.

Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность характеризуется переделом прочности, т. е. наибольшим напряжением, соответствующим нагрузке, при которой материал разрушается.

Предел прочности при сжатии Rсж (МПа) определяется разрушающей силой сжатия Р (Н), действующей на поперечное сечение S (см²) образца в направлении оси последнего равномерно по всему сечению Rсж = P/S.

Предел прочности при растяжении характеризуется отношением усилия, разрывающего образец, к площади его поперечного сечения:
Rр = Рmax A/S,
где Рmax - разрушающая сила, Н; А - отношение плеч рычагов прибора, S — площадь сечения образца, см².

В связи с тем что при поперечном изгибе в стекле возникают со стороны приложения разрушающей силы напряжения сжатия, а с противоположной - напряжения растяжения, предел прочности при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении.

Предел прочности стекла при растяжении составляет 35 ... 100 МПа, т. е. ориентировочно в 10 раз ниже, чем предел прочности при растяжении стали.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела. Твердость металлов, бетона, пластмасс, стекла определяют по глубине вдавливания в образец стального шарика, конуса или пирамиды с учетом размера полученного отпечатка. Твердость различных стекол колеблется от 30 до 80·10²МПа, а твердость стали обыкновенного качества — от 21 до 30·10² МПа.

Упругость — способность материала изменять под действием нагрузки свою форму без признаков разрушения и восстанавливать ее в большей или меньшей степени после удаления нагрузки. Наиболее упругим материалом является резина.

Хрупкость — свойство материала разрушаться сразу под действием прилагаемых к нему усилий, не обнаруживая сколько-нибудь значительных деформаций. Обычно хрупкий материал дробится на части или рассыпается при ударной нагрузке. Хрупкость является типичным свойством стекла. Очень хрупки многие каменные материалы, чугун.