Механические свойства крепежа

В этом разделе представлено краткое описание механических характеристик болтов, винтов, шпилек.

Когда на металлический образец действует сила или система сил он реагирует на это, изменяя свою форму (деформируется). Различные характеристики, которыми определяются поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и интенсивности сил, называется механическими свойствами металла.

Интенсивность силы, действующей на образец, называется напряжением и измеряется как полная сила, отнесенная к площади, на которую она действует. Под деформацией понимается относительное изменение размеров образца, вызванное приложенными усилиями. Деформации бывают упругие и пластические. При упругой деформации образец после снятия нагрузки возвращается к исходным размерам (деформация исчезает, как только исчезает её причина). Упругая деформация металлического образца пропорциональна силе или сумме сил, действующих на него. Это выражается законом Гука, согласно которому напряжение равно упругой деформации, умноженной на постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости: s =ε хY, где s – напряжение, ε – упругая деформация, а Y – модуль упругости (модуль Юнга). Модули упругости ряда металлов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Металл

Вольфрам

Железо (сталь)

Медь

Алюминий

Магний

Свинец

Модуль Юнга,
105 МПа

3,5

2,0

1,1

0,70

0,45

0,18


Пользуясь данными этой таблицы, можно вычислить, например, силу, необходимую для того, чтобы растянуть стальной стержень квадратного поперечного сечения со стороной 1 см на 0,1% его длины:

F = Y  х A  х ΔL/L = 200 000 МПа х 1 см² х 001 = 20 000 Н (= 20 кН)

Когда к металлическому образцу прикладываются напряжения, превышающие его предел упругости, они вызывают пластическую (необратимую) деформацию, приводящую к необратимому изменению его формы. Более высокие напряжения могут вызвать разрушение материала.