Файл: Лабораторная работа 1 Испытание материалов на растяжение по курсу Механика 2 Тема Механические испытания материалов на растяжение и сжатие.docx

Лабораторная работа № 1

«Испытание материалов на растяжение»

по курсу «Механика 2»

Тема 3.2. Механические испытания материалов на растяжение и сжатие

Цель работы: ознакомиться с методикой проведения испытаний на растяжение и определения механических характеристик материалов.

Задачи работы

1. Провести испытания на растяжение различных материалов.

2. Определить механические характеристики материалов: предел текучести σ_т, предел прочности σ_в, относительное остаточное удлинение после разрыва δ, относительное остаточное сужение после разрыва ψ.

3. Дать оценку качества испытанных материалов.
Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)

1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по получению доступа прилагается к заданию в курсе.

1.2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку Лабораторные работы, выберите папку Professional group, в ней запустите двойным щелчком программу Выполнить.

1.3. Одинарным щелчком выберите группу «Сопротивление материалов».

1.4. Из развернувшегося перечня выберите одинарным щелчком лабораторную работу «Испытание материалов на растяжение».

1.5. По одинарному щелчку Вам доступны файлы ВЛР: Методические материалы и Виртуальная лаборатория (рис. 1).



Рис. 1. Файлы ВЛР

Для выхода из Методических материалов используется кнопка (стрелка «влево» на зеленом фоне в левом нижнем углу экрана). Для выхода из Виртуальной лаборатории – клавиша F10.

Используйте сочетание клавиш Ctrl + Alt, чтобы курсор мыши имел возможность свернуть или уменьшить размер окна виртуального стола. Тогда вы сможете и работать на своем компьютере за пределами виртуального рабочего стола, и возвращаться обратно (рис. 2).



Рис. 2. Личный рабочий стол и виртуальный

1. Материалы и оборудование

1.1. Активные клавиши

В этой лабораторной работе применяются следующие клавиши (рис. 3):

---

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, Е – аналоги средней кнопки мыши-манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.



Рис. 3. Активные клавиши клавиатуры и мыши-манипулятора
Левая кнопка мыши (1) при нажатии и удерживании обрабатывает (поворачивает, переключает) тот или иной объект.

Средняя кнопка (2) при первом нажатии (без прокрутки) берет объект, при последующем – ставит (прикрепляет).

При нажатии правой кнопки мыши (3) появляется курсор-указатель (при повторном нажатии – исчезает).

Примечание: при появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и в стороны.

На рис. 4 представлен общий вид лабораторного стенда.



Рис. 4. Общий вид лабораторного стенда

1.2. Необходимые инструменты и материалы

В число необходимых инструментов и материалов входят:

• 
  испытательная машина УММ-5 (рис. 5, 6);
  
• 
  штангенциркуль;
  
• 
  образцы различных металлических материалов.
  

Рис. 5. Испытательная машина УММ-5:

1 – место установки образца (кулачки); 2 – вращающийся винт; 3 – рукоятка переключения передач (используется 3 передачи); 4 – шкала динамометра; 5 – место выхода динамограмм



Рис.6. Схема испытательной машины УММ-5

Машина УММ-5 имеет электромеханический привод (1) подвижного захвата (2), скорость перемещения которого может быть установлена с помощью рычага коробки скоростей. С неподвижным захватом (3) связан рычажно-маятниковый силоизмеритель (4). Возрастание усилия в верхнем неподвижном захвате (3) вызывает соответствующее отклонение маятника (5), происходит уравновешивание. Величина усилия показывается стрелкой на круговой шкале (6) (рис. 7). Машина имеет диаграммный аппарат (7), позволяющий записывать при испытании кривую деформации в координатах «сила – деформация».

---

Рис. 7. Круговая шкала и диаграммный аппарат

2. Порядок выполнения работы

2.1. Проведение испытаний

2.1.1. Возьмите образец со стола (рис. 8).



Рис. 8. Стол с образцами
2.1.2. Установите образец между кулачками (рис. 9).



Рис. 9. Зажатый между кулачками образец

2.1.3. Включите УММ-5 (кнопки внизу (рис. 10): «красная» – включить, «белая» – выключить).



Рис. 10. Кнопки включения электромеханического привода и рычаг коробки скоростей

2.1.4. Установите передачу.

2.1.5. Нажмите кнопку «ВНИЗ» (рис. 11). Образец начнет растягиваться.



Рис. 11. Кнопки управления

При растягивании образца шкала показывает данные. Управление пассивной стрелкой происходит от рукоятки посередине шкалы (рис. 12). Вращая рукоятку, можно вращать стрелку.



Рис. 12. Шкала динамографа:

1 – рукоятка управления пассивной стрелкой; 2 – активная стрелка (связана с замером); 3 – пассивная стрелка.
Во время работы из диаграммного аппарата «выезжает» лист с диаграммой (рис. 13).



Рис.13. Диаграмма разрыва образца Ст3

2.1.6. Постепенно образец в середине становится тоньше и длиннее за счет растяжения. В конце испытания образец рвется.

2.1.7. Затем необходимо выключить УММ-5 (кнопка «СТОП»), либо машина выключится сама.

2.1.8. Вытащите образец и положите его на стол для замера (две половинки образца ложатся друг к другу, образуя «целый» образец). Замер производится при помощи штангенциркуля (рис. 14).



Рис. 14. Штангенциркуль

2.1.9. Возьмите со стола штангенциркуль и укажите на образец. Одной губкой штангенциркуль установите к месту замера на образце, а вторую можно двигать, тем самым производя замер в месте обрыва.

---

2.1.10. Снимите диаграмму с УММ-5 и положите ее на стол. После того, как динамограмма оказалась на столе, имеется возможность растянуть ее на весь экран (щелчок на динамограмму растягивает ее на весь экран, повторный щелчок убирает ее обратно на стол).

2.1.11. Сломанный образец выкиньте в урну.

2.1.12. Далее нижний кулачок поднимите (кнопка «ВВЕРХ») до положения, чтобы поместить новый образец.

2.1.13. Пассивную стрелку (3) динамографа установите в нулевое положение.

Можно проводить дальнейшие испытания.

3. Методические рекомендации:

3.1. Изучите указанные разделы файла Методические материалы виртуальной лабораторной работы:

- Введение;

- Теория. Общие положения;

- Порядок выполнения работы.

3.2. Выберите номера образцов по первым буквам Вашей фамилии и имени в таблице 1.

Таблица 1

Первая буква фамилии студента	Номер первого образца	Первая буква имени студента	Номер второго образца
А–В	1	А	2
Г–Й	4	Б–Г	3
К–М	6	Д–Й	5
Н–С	9	К–О	7
Т–Я	10	П–Я	8

3.3. Проведите испытания образцов, указанных в таблице 1, в соответствии с разделом «Порядок выполнения работы». При этом следует определить и занести в таблицу 3 Бланка выполнения практической работы следующие данные.

3.3.1. Определите материал образца и размеры его расчётной части до испытания: длину l₀ и диаметр d₀ (указаны на табличке с номером образца).

3.3.2. Определите с помощью штангенциркуля диаметр образца в месте разрыва d_к.

3.3.3. По показанию пассивной стрелки силоизмерителя после разрыва образца определите нагрузку P_max и переведите её в ньютоны (полагая 1 кгс ≈ 9,8 Н). Величину P_max можно определить также по диаграмме растяжения.

3.3.4. По диаграмме растяжения определите нагрузку

---

P_т, соответствующую площадке текучести (рисунок 15, а). Если площадка текучести отсутствует, следует определить нагрузкуP_0,2, соответствующую условному пределу текучести (рисунок 15, б). Для этого нужно отложить на диаграмме по оси удлинения отрезок OC, равный , и провести линию CB параллельно начальному линейному участку диаграммы OA. Точка B пересечения этой линии с диаграммой определяет величину P_0,2.

3.3.5. Выразите нагрузку P_т или P_0,2 в ньютонах.



Рис. 15. Нагрузка

3.4. По диаграмме растяжения определите абсолютное остаточное удлинение образца после разрыва (рис. 16). Для этого из точки разрыва D следует провести наклонную прямую DE, параллельную начальному участку диаграммы OA. Эта прямая отсечёт на оси абсцисс отрезок OE, соответствующий величине остаточной деформации .



Рис. 16. Определение остаточной деформации

3.5. Выполните обработку данных испытания и занесите результаты в таблицу 3 Бланка выполнения практической работы.

3.6. Вычислите площадь поперечного сечения образца до испытания F₀ и после разрыва в шейке F_к (как площадь круга диаметром d₀ и d_к соответственно).

3.7. Вычислите характеристики прочности и пластичности:

– предел текучести физический или условный ;

– предел прочности ;

– относительное удлинение после разрыва ;

– относительное сужение после разрыва .

При вычислении характеристик прочности удобно пользоваться соотношением МПа = Н/мм².

3.8. Сравнив полученные механические характеристики с требованиями стандартов (таблица 2), сделайте вывод о качестве материала испытанных образцов.

---