Файл: Лабораторная работа 1 Экспериментальное определение диаграммы деформирования материала при растяжении и сжатии.pdf

11
а) в) д)
б) г) е)
Рис.2.1.10. Характер разрушения различных материалов при сжатии а - медь; б - чугун; в, г - бетон без и со смазкой торцов; д, е - дерево вдоль и поперек волокон соответственно
Справочные данные:
Таблица
Материал
Временное сопротивление,
(предел прочности)
, МПа
Предел текучести
, МПа
Относительное
Удлинение
, %
Предел выносливости, МПа
Углеродистые стали обыкновенного качества
Ст 2кп
330...420 200…220 30…33 120…160 170…220 80…130
Ст2пс(сп)
340…440 210…230 29…32
Ст 3кп
370…470 220…240 24…27 120…160 170…220 100…130
Ст 3пс(сп)
380…490 230…250 23…26
Ст 4кп
410…520 240…260 22…25
-
190…250
-
Ст 4пс(сп)
420…540 250…270 21…24
Ст 5пс(сп)
500…640 270…290 17…20 170…220 220…300 130…180
Ст 6пс(сп)
600 300…320 12…15 190…250 250…340 150…200
Углеродистые качественные стали (нормализованные)
10 340…420 210 31 120…150 160…220 80…120 20 420…500 250 25 120…160 170…220 100…130 30 500…600 300 21 170…210 200…270 110…140 40 580…700 340 19 180…240 230…320 140…190 45 610…750 360 16 190…250 250…340 150…200 50 640…800 380 14 200…260 270…350 160…210 60 690…900 410 12 220…280 310…380 180…220
Легированные стали
20Х
720…850 400…650 12
-
310…380 170…230 40Х
730…1050 650…900 15,5 240…340 320…480 210…260 45Х
850…1060 700…950 9
-
400…500
-
40ХН
1000…1450 800…1300
-
310…420 460…600
-
30ХГСА
1100…1700 850…1500 7
-
480…700 280…400 60Г
710 420 11 250…320
-
-

12
Экспериментальная часть испытания материалов
.
а) Исследование диаграммы деформирования пластичных и хрупких материалов при
растяжении: участков обратимых деформаций, неустойчивого деформирования и
разрушения.
1. Запустить на ПЭВМ (ноутбуке) программу обработки информации учебной универсальной испытательной машины «Механические испытания материалов» МИМ-
7ЛР-010.000 – «МиМ».
2. Повернуть ручку регулировки скорости на максимальную скорость (по ходу часовой стрелки до упора).
3. Включить насосный агрегат.
4. Включить тумблер «Питание системы управления» (для выхода электронной измерительной части на стационарный температурный режим рекомендуется выполнять действия по п.п. 1 и 2 минимум за 20 минут до начала проведения измерений).
5. Убедиться, что на нижней и подвижной траверсе нет посторонних предметов, а рядом с машиной посторонних лиц.
6. Установить в верхнюю и нижнюю опорные вилки переходники со сферическими шарнирами, зафиксировав их с помощью пальцев (рисунок 2.1.10).
Рис. 2.1.10. Установка переходной вилки со сферическим шарниром
7. Измерить диаметр d образца и его рабочую длину l (длину тонкой цилиндрической части), вычислить площадь поперечного сечения
F
0
,
занести данные в таблицу 2.1.1. Тонким маркером (например, для CD дисков) нанести на тонкую цилиндрическую часть две метки на расстоянии l
0
—5d (можно нанести метки разметочным штангенциркулем).
8. Навернуть на резьбовые головки образца соответствующие резьбовые захваты
(рисунок 2.1.11). Навертывание должно быть выполнено на всю длину резьбовых концов образца.
Рис. 2.1.11. Установка образца для испытаний на растяжение в захваты

13 9. С помощью ручного управления переместить подвижную траверсу в позицию, обеспечивающую возможность установки образца с захватами в переходники с помощью пальцев и установить образец (рисунок 2.1.12).
10. Установить регулятор скорости хода подвижного захвата на значение от 1,5 до 2.
11. Установить регулятор нагрузки на минимальное значение, полностью вывернув ручку против хода часовой стрелки.
12. С помощью ручного управления сдвинуть подвижный захват вниз. Движение продолжать до тех пор, пока захват сам не остановится, выбрав зазоры.
13. Установить регулятор скорости хода подвижного захвата на значение от 1,2 до
1,4.
14. Установить регулятор нагрузки на максимальное значение, полностью завернув ручку по ходу часовой стрелки.
15. В программе выбрать пункт меню «Диаграммы деформирования», в появившемся окне установить флажок «Испытание на растяжение».
16. Ввести в программу геометрические характеристики образца: площадь поперечного сечения F
0
и длину рабочей части l.
17. Нажать кнопку «Начать испытание», после этого начнется движение подвижного захвата и нагружение образца с одновременным сбором данных по усилию и перемещению.
Наибольшая продолжительность испытаний составляет 30 минут, по истечении этого времени сбор данных прекращается и нагружающий гидроцилиндр отключается распределителем от насосной станции.
Рис. 2.1.12. Установка образца для испытаний на растяжение с захватами в переходные вилки
18. После разрушения образца, в случае, если не произойдет автоматической остановки движения захвата, необходимо нажать кнопку «Завершить испытание».

14 19. Повернуть ручку регулировки скорости на максимальную скорость (по ходу часовой стрелки до упора).
20. Выключить насосный агрегат.
21. Сохранить диаграммы и данные в файлы, для написания отчета.
22. Снять резьбовые захваты и вывернуть части образца.
23. Снять переходники со сферическими шарнирами.
24. Все дальнейшие измерения и результаты вычислений следует заносить в таблицу
2.1.1.
25. Измерить диаметр d
K
частей образца в самом тонком месте (шейке), вычислить площадь поперечного сечения
F
K
.
26. Сложить части образца вдоль его оси с минимально возможным зазором, измерить расстояние 1
К
между нанесенными метками.
27. Вычислить относительное удлинение после разрыва δ=(l
K
-l
0
)/l
0
и относительное сужение после разрыва
Ψ
=(F
0
-F
K
)/F
0
.
28. По диаграмме сила - перемещение определить усилие, действующее на образец в момент разрыва
Р
К
. Рассчитать истинное сопротивление разрыву σ
ИСТ
= P
K
/F
K
.
29. По диаграмме напряжение - деформация определить временное сопротивление σ
B
и предел текучести - физический σ
T
или условный σ
0,2
30. Сделать выводы о характере работы пластичных материалов при растяжении, об участках диаграммы деформирования, на которых деформации в материале обратимы, на которых возникают остаточные деформации, на которых начинается неустойчивое деформирование, ведущее к разрушению.
Таблица 2.1.1.
Протокол испытаний
l, мм
l
0
, мм
δ=(l
K
-l
0
)/l
1
к
, мм
d, мм
F
0
=π×d
2
/4,
мм
2
Ψ
=(F
0
-
F
K
)/F
0
, %
d
K
, мм
F
K
=π×d
K
2
/4,
мм
2
Рк,
Н
σ
ИСТ
=
P
K
/F
K
, МПа
σ
В
,
МПа
σ
Т
(σ
0,2
), МПа

15
б) Исследование диаграммы деформирования пластичных материалов при
растяжении: работа материала при разгрузке из зоны пластического деформирования и
последующего нагружения с доведением до разрушения.
МиМ настраивает и запускает преподаватель или учебный мастер
Таблица 2.1.2.
Протокол испытаний
l, мм
l
0
, мм
δ=(l
K
-l
0
)/l
0
, %
l
К
, мм
d, мм
F
0
=π×d
2
/4, мм
2
ψ=(F
0
-F
K
)/F
0
, %
d
K
, мм
F
K
=π×d
K
2
/4, мм
2
Р
K
, Н
σ
ИСТ
= Р
K
/F
K
, МПа
σ
В
, МПа
σ
Т
(σ
0,2
),
МПа
в) Исследование диаграммы деформирования пластичных и хрупких материалов при
сжатии: характера работы пластичных и хрупких материалов при сжатии,
равномерности распределения деформаций при сжатии пластичных материалов и
особенностях разрушения хрупких.
МиМ настраивает и запускает преподаватель или учебный мастер
Для испытания пластичного материала остановка испытания произойдет автоматически при достижении нагрузкой значения 5,5 кН.
Сделать выводы о характере работы пластичных материалов и хрупких материалов при сжатии, равномерности распределения деформаций по длине образца при сжатии пластичного материала, особенностях разрушения хрупких материалов при сжатии.

16
Таблица 2.1.3.
Протокол испытаний
Образец из пластичного материала
d, мм
F
0
=π×d
2
/4, мм
2
d
KК
, мм
F
K
=π×d
КK
2
/4, мм
2
d
KС
, мм
F
KС
=π×d
КС
2
/4, мм
2
l, мм
l
К
, мм
σ
Т
(σ
0,2
), МПа
Таблица 2.1.4.
Протокол испытаний
Образец из хрупкого материала
a, мм
F
0
= a
2
, мм
2
l, мм
P
К
, H
σ
ВС
, МПа

17
Вопросы для подготовки к защите работы
1.
Какова цель лабораторной работы?
2.
На какой машине проводятся испытания? Опишите её конструкцию.
3.
Как работают силоизмерительное и записывающее устройство?
4.
Какие по форме поперечного сечения образцы предусматривает ГОСТ?
5.
Какое соотношение между диаметром и длиной рабочей зоны образца предусматривает ГОСТ?
6.
Для чего нужна диаграмма растяжения материала, и в каких координатах она строится?
7.
Почему за ось абсцисс при построении диаграммы растяжения принимают абсолютное удлинение?
8.
Какой вид имеет диаграмма растяжения малоуглеродистой стали?
9.
Сколько характерных зон деформирования имеет диаграмма растяжения?
10.
Как называют зоны деформирования диаграммы растяжения?
11.
Как проходит процесс деформирования на различных участках диаграммы?
12.
Что характеризует диаграмма растяжения, построенная в координатах свойства образца данных размеров или свойства материала?
13.
Как определяется начало координат машинной диаграммы
?
14.
На какие группы делят механические характеристики?
15.
Какую реакцию твёрдых тел измеряют механическими характеристиками прочности?
16.
Что относят к характеристикам прочности?
17.
Для какого участка диаграммы справедлив закон Гука?
18.
Что называется пределом пропорциональности?
19.
Что называется пределом упругости?
20.
Что называется пределом текучести?
21.
Что называется площадкой текучести и при испытании каких материалов она бывает на диаграмме растяжения?
22.
Покажите на диаграмме растяжения зону упругости и объясните ее суть.
23.
Что называется пределом прочности?
24.
Как определить параметры, характеризующие пластичность материала?
25.
Объясните, почему образец разрушается при нагрузке меньшей, чем максимальная.
26.
Из каких частей состоит полная деформация и чему она равна?
27.
Какие деформации называют упругими и какие остаточными (пластическими)? Как их определить на диаграмме растяжения?
28.
Чем отличаются друг от друга диаграммы растяжения при пластичном и хрупком разрушении материалов?
29.
Что называют наклёпом? Как изменяются механические свойства материала после наклёпа?
30.
Как используют в технике явление наклёпа Приведите примеры.

18
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Акаев А.И., Хазамов Г.О. Лабораторный практикум по дисциплине «Механика
(техническая механика). Практикум для направления подготовки бакалавров
08.03.01. «Строительство». Махачкала: ДГУНХ, 2018.–43с.
2. Пояркова Е.В., Подоляк Н.Я., Диньмухаметова Л.С., Гаврилов А.А. Механика материалов и основы конструирования. Сопротивление материалов. Оренбург: ОГУ,
2017. – 164 с.
3. Беликов Г. И. Техническая механика. Сопротивление материалов: Обучающие модули: учебное пособие. Волгоград: ВГАСУ, 2014.–26 с.
4. Кривошапко С. Н. Техническая механика: конспект лекции. М.: Российский уни-т дружбы народов, 2013.–64 с.
5. Кондрашкин О. Б., Лобов Д. М. Измерение деформаций механическими приборами: методические указания. Н. Новгород: ННГАСУ, 2013.–24 с.

19
Ответы на вопросы
:
1………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
2………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
3………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
4………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
5………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
6………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
7………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
8………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
9………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
10………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
11………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
12………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
13………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
14………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
15………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………

20 16………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
17………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
18………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
19………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
20………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
21………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
22………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
23………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
24………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
25………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
26………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
27………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
28………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
29………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
30………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………