Файл: Тема Механические свойства и их характеристики.docx

Практическое задание № 2

Тема 6.Механические свойства и их характеристики

Задание. Необходимо зарисовать, соблюдая масштаб, диаграмму растяжения в координатах «усилие F – удлинение l» согласно своему варианту и выполнить следующие задания:

1. 
   Преобразовать исходную диаграмму в диаграмму с относительными координатами «напряжение  – относительная деформация ».
   
2. 
   По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики упругости материала: E – модуль нормальной упругости; – предел пропорциональности; ( ) – предел упругости (предел пропорциональности можно отнести и к прочностным характеристикам).
   
3. 
   По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики прочности материала: или – предел текучести физический или условный, – предел прочности (временное сопротивление).
   
4. 
   По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить механические характеристики пластичности материала: % – относительное удлинение.
   
5. 
   По полученной диаграмме «напряжение – деформация» определить модуль пластичности D, характеризующий способность материала дополнительно упрочняться за счет пластической деформации.
   

Задание выполняется индивидуально, по вариантам. Выбор нужного варианта осуществляется по первой букве фамилии (таблица 2.1).

Таблица 2.1

1 вариант	А – В		5 вариант	О – Р
2 вариант	Г – Е		6 вариант	С – У
3 вариант	Ж – К		7 вариант	Ф – Ч
4 вариант	Л – Н		8 вариант	Ш – Я

---

Диаграммы растяжения по вариантам приведены ниже.

Вариант 1 (сплав АМг3)

Нагрузка, кН

Удлинение, мм

Номер точки		1		2		3		4		5		6		7		8
Координаты точки	F, кН		4,05		6,075		7,425		8,325		9,45		10,12		10,80		10,12
	Δl, мм		0,12		1,6		3,2		4,8		7,2		9,6		12,8		16

Рекомендации по выполнению задания

1. 
   Чтобы преобразовать диаграмму «F–» в диаграмму «–» необходимо для ряда точек на первичной кривой провести расчет значений  и ε. Для этого данные по усилию «F» разделить на площадь исходного поперечного сечения образца (S = 45 мм²), а по удлинению «» – разделить на исходную длину (l₀ = 80 мм):
   

, .

2. 
   Необходимо учитывать, что при расчете  необходимо использовать единую систему единиц измерения. Поэтому S, равную 45 мм², нужно перевести в м² и выразить единицы измерения для напряжений в МПа. σ = F(кН) / S(м²) = … (МПа).
   
3. 
   Полученные данные занести в таблицу.
   
4. 
   Строго в масштабе построить кривую в координатах «–». По оси абсцисс располагать значения «». Масштаб выбрать таким, чтобы диаграмма была подробной и заполняла весь лист.
   
5. 
   Модуль нормальной упругости рассчитать по первой точке.
   
6. 
   Предел пропорциональности выбрать как максимальное значение напряжения, до которого сохраняется закон Гука.
   
7. 
   Если на диаграмме растяжения присутствует площадка текучести, то определяется физический предел текучести – наименьшее напряжение на площадке текучести.
   
8. 
   При отсутствии площадки текучести определяют условный предел текучести .
   

   	Для этого из начала координат O по оси деформации откладывается отрезок OE, соответствующий величине деформации 0,2 %, или 0,002 относительной единицы деформации (рис. 1). Из точки E проводят прямую EP, параллельную OA. Точка пересечения прямой EP с диаграммой соответствует напряжению условного предела текучести.
   Рис. 1. К определению величины условного предела текучести

9. 
   Предел упругости определяют аналогично условному пределу текучести. Разница только в величине остаточной деформации – 0,05 %, или 0,0005 отн. ед. (отрезок ОЕ).
   
10. 
    Предел прочности, или временное сопротивление разрыву, – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.
    
11. 
    Относительное удлинение после разрыва представляет собой отношение приращения расчетной длины образца к его первоначальной длине, выраженное в процентах: .
    

---

Не имея образца, относительное удлинение можно примерно оценить по диаграмме. Для этого из конечной точки кривой, соответствующей моменту разрушения образца, провести прямую, параллельную прямолинейному участку диаграммы. Отрезок абсциссы, отсеченный этой прямой, будет соответствовать конечному относительному остаточному удлинению образца _к. Этот результат нужно выразить в процентах:

12. 
    Определить величину модуля пластичности можно, упростив диаграмму растяжения. Соедините предел текучести и предел прочности на кривой растяжения. Тангенс угла наклона прямой АВ пропорционален модулю пластичности: D tg . Расчет проводят по формуле .
    

Значение «е» определяет величину деформации, в процессе накопления которой напряжения выросли от σ_т до σ_в (рис.2).

Рис.2. К определению модуля пластичности

---

Бланк выполнения задания № 2

1. 
   Исходные данные: ______.
   
2. 
   Таблица значений σ и ε.
   

Номера точек на кривой		1	2	3	4	5	6	7	8
Координаты точек	σ, МПа	90,00	135,00	165,00	185,00	210,00	224,89	240,00	224,89
	ε, отн. ед.	0,00	0,02	0,04	0,06	0,09	0,12	0,16	0,20

3. 
   Диаграмма растяжения «напряжение – деформация» (рисунок).
   

4. 
   Механические характеристики сплава, определяемые по диаграмме растяжения:
   

• 
  модуль нормальной упругости E = 0,71*10^-5;
  
• 
  предел пропорциональности = _90;
  
• 
  предел упругости = 110;
  
• 
  предел текучести физический или условный = ______ или = 127;
  
• 
  предел прочности (временное сопротивление) = 240;
  
• 
  относительное удлинение % =19,5%
  
• 
  модуль пластичности D = 675
  

Практическое задание № 3

Тема 6.Механические свойства и их характеристики

Задание

Часть 1. Определить условия проведения испытаний по определению твердости для материалов согласно своему варианту.
Варианты задания

---

а) Определение твердости по Бринеллю

Вариант	Материал	s, мм		Вариант	Материал	s, мм
1 вариант	Титан	10		5 вариант	Олово	2
2 вариант	Магниевый сплав МЛ-15	4		6 вариант	Алюминиевый сплав АМц	4
3 вариант	Чугун СЧ-35	30		7 вариант	Бронза БрС30	7
4 вариант	Сталь 40, нагартовка	4		8 вариант	Сталь 08, отжиг	30

б) Определение твердости по Роквеллу

Вариант	Материал		Вариант	Материал
1 вариант	Металлокерамический сплав ВК15		5 вариант	Латунь Л90
2 вариант	Магниевый сплав МЛ-15		6 вариант	Алюминиевый сплав АМг10
3 вариант	Сталь ХВГ, закалка+отпуск		7 вариант	Бронза БрБ2, закалка+старение
4 вариант	Сталь 35, улучшение		8 вариант	Сталь Р18, закалка+отпуск

Часть 2. Сравнить твердость, измеренную в ходе проведения испытаний разными методами для материалов согласно своему варианту.
Варианты задания

Вариант	Твердость материалов							Вариант		Твердость материалов
	HB	HRA	HRB	HRC			HB			HRA	HRB	HRC
1	207	66	64	29			5		449		77	81	46
2	339	72	73	38			6		515		80	85	50
3	383	74	76	41			7		581		83	90	55
4	405	75	78	43			8		664		89	85	64

---