18.4 : Диаграмма напряжения-деформации – хрупкие материалы

Хрупкие материалы, в том числе стекло, чугун и камень, обладают уникальными характеристиками. Они разрушаются без значительного изменения скорости удлинения, что указывает на то, что их разрывная прочность и предел прочности эквивалентны. Такие материалы также демонстрируют более низкие уровни деформации в точке разрыва. Разрушение хрупких материалов преимущественно происходит в результате нормальных напряжений, о чем свидетельствует разрушение, возникающее вдоль поверхности, перпендикулярной приложенной нагрузке. Эти материалы не имеют значительного сужения. Образование шейки — это локальное уменьшение площади поперечного сечения под нагрузкой. Интересным аспектом большинства хрупких материалов является их более высокий предел прочности при сжатии, чем при растяжении, в первую очередь из-за микроскопических дефектов, таких как трещины или полости, которые могут ослабить материал при растяжении, но оказать минимальное влияние на его прочность на сжатие.

Бетон, распространенный хрупкий материал, ведет себя по-разному при растяжении и сжатии. Диаграмма напряжения-деформации при растяжении показывает линейный диапазон упругости вплоть до предела текучести, за которым следует быстрое увеличение деформации до разрыва. Напротив, бетон демонстрирует больший диапазон линейной упругости при сжатии, и разрыв не происходит даже при пиковом напряжении. Вместо этого напряжение уменьшается по мере увеличения деформации вплоть до разрыва. Важно отметить, что модуль упругости, обозначенный на кривой напряжения-деформации наклоном линейного участка, остается постоянным как при растяжении, так и при сжатии для большинства хрупких материалов.