Прочность, упругость, пластичность, хрупкость

Прочность материала определяется обычно величиной усилия, вызывающего разрушение тела. Однако не всегда усилие, приложенное к телу, приводит к его разрушению, так как играет роль не только величина, но и условия при­ложения усилия. Рассмотрим небольшой пример. Предста­вим себе три одинаковых цилиндрических образца какого-либо материала, из которых первый и второй подвергнуты соответственно растяжению и сжатию в одном направлении, так называемому одноосному, а третий всестороннему равномерному или «гидростатическому» давлению. В результате приложения силы все три образца будут деформироваться, однако во всех случаях по-разному, причем эта разница выразится в различном характере зависимостей между нагрузкой и деформацией. Деформация растяжения до известной величины усилия будет упругой, т. е. исчезающей при снятии нагрузки, обычно малой и пропорциональной действующей нагрузке. Затем, когда нагрузка превысит некоторое значение, называемое пределом упругости Р_у, может наступить или быстрое разрушение образца с потерей сплошности и прочности, так называемое хрупкое разрушение, или начнут появляться остаточные пластические деформации, характеризующиеся значительным необратимым изменением формы. Эти деформации постепенно переходят или в пластическое течение, т. е. в деформацию, протекающую без изменения усилия, причем объем образца и сплошность тела не нарушается, или сопровождаются некоторым возрастанием усилия, т. е. упрочнением. Усилие, вызывающее начало пла­стического течения, называется пределом те­кучести Р_т. Усилие, соответствующее максимальному упрочнению, называется максимальным Р _тах или временным сопротивлением Р_в, а также пределом прочности. При дальнейшем растяжении, в силу того что объем постоянен или меняется мало, сечение образца уменьшается и он в конце концов разрушается. Усилие, соответствующее разрушению образца, называется раз­рушающим Р_р . Таким образом, при растяжении могут быть достигнуты три предела: упругости, текучести и прочности, хотя в частном случае хрупкого разрушения предел текучести отсутствует, а предел упругости совпадает с пределом прочности.

Деформация образца при сжатии также сначала может быть упругой, а после достижения предела упругости может произойти, как и при растяжении, или хрупкое разрушение с потерей сплошности и прочности, или постепенный переход от упругих деформаций к пластическому течению. Однако пластическая деформация образца при сжатии не приведет к разрушению, так как по мере сжатия площадь поперечного сечения увеличивается  и для дальнейшей деформации требуется все большее и большее усилие. При этом, если происходит пластическое течение, т. е. объем образца не меняется и сплошность тела не нарушается, то усилие растет пропорционально площади сечения образца и диаграмма вновь переходит в прямую, причем начало второго прямолинейного участка соответствует пределу текучести Р.