Файл: СМ ЛР.pdf

10

Обе части образца сложить вместе; замерить расстояние между метками, т.е. величину lк , и диаметр образца dк в месте разрыва. Измерение диаметра в месте разрыва ввиду обычно неправильной формы сечения проводят по трем раз- личным диаметрам. Площадь поперечного сечения в месте разрыва определяется по среднему арифметическому из этих измерений.

Обработку диаграммы начинают с проведения горизонтальной прямой (оси абсцисс) через начальную точку О. Начало координат О определяется как точка пересечения оси абсцисс с продолжением наклонной прямой ОА. Этим исключа- ются из рассмотрения начальные обмятия, люфит и др., неизбежные при испыта- нии. Через точку О перпендикулярно оси абсцисс проводят ось ординат. Намеча- ются на диаграмме характерные точки:

А – соответствующая концу прямолинейного участка; В – начало горизонтального участка; С – максимальная нагрузка; Д – момент разрыва.

Для определения положения точки А на кривой растяжения проводится на произвольном уровне прямая, параллельная оси абсцисс (рисунок 1.5), и на этой прямой откладывается отрезок кn, равный половине отрезка mк. Через точку n и начало координат проводится прямая On и параллельно ей проводится касатель- ная вс к кривой растяжения. Точка касания кривой растяжения является точка А, которая и определяет высоту ординаты, т.е. Рпц.

Далее на диаграмме проводятся прямые СС и ДД , параллельные ОА, и оп- ределяются: l разр – приращение расчетной длины образца после разрыва и

l равн – равномерное остаточное удлиннение в момент разрыва. Эти величины

заносятся в журнал. Площадь диаграммы ОАВКСДД С О определяет работу, за- траченную на остаточное деформирование образца. Для определения этой площа- ди она разбивается на несколько простейших фигур: треугольники, трапеции, прямоугольники и т.д.. Подсчитанная площадь в соответствующем масштабе рав-

на работе, которая может быть выражена формулой А= ηРв l разр . Имея значения А, Рв и l разр , вычисляется коэффициент полноты диаграммы растяжения η. Масштаб площади равен mA= mP m l , где mP и m l соответственно масштаб сил

иудлинений. Значения работы А и коэффициента η заносятся в журнал.

Вжурнале в уменьшенном масштабе чертится диаграмма растяжения с на- несением на неё значений измеренных абсцисс и ординат.

По полученным данным вычисляются и вносятся в журнал механические

характеристики материала:

σпц = Рпц – предел пропорциональности,

А0

σт = Рт – предел текучести, А0

σв = Рв – предел прочности (временное сопротивление). А0

Удельная работа, затраченная на пластическое деформирование, равна

А

а = V0 ,

где V0 = A0 l0 - первоначальный объём расчетной части образца.

11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИСПЫТАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

Цель работы – изучить процесс деформирования и разрушения образцов из различных материалов при сжатии, определить механические характеристики и построить условные диаграммы сжатия испытуемых материалов.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Механические свойства материалов в условиях сжатия отличаются от тако-

вых в случае их растяжения. Многие металлы обладающие высокой способно- стью к пластическому деформированию, либо не разрушаются совсем, либо раз- рушаются только при очень больших пластических деформациях. Переход в пла- стическое состояние у этих материалов происходит при напряжениях, не очень значительно отличающихся от соответствующих напряжений при растяжении.

Хрупкие материалы (чугун, бетон, и др. ) разрушаются и при сжатии, но выдерживают при этом значительно большие напряжения, чем при растяжении. Например, серый чугун имеет предел прочности при сжатии в 4÷5 раз выше, чем при растяжении.

Особым своеобразием отличается сопротивление сжатию древесины как материала анизотропного и обладающего волокнистой структурой.

В данной лабораторной работе проводится сравнительное изучение свойств различных материалов при сжатии: малоуглеродистой стали, чугуна и дерева. Оп- ределяются пределы текучести и прочности, изучаются формы их разрушения, устанавливается для каждого материала вид условной диаграммы сжатия.

2 ФОРМА И РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦОВ Для испытания стали и чугуна на сжатие применяются цилиндрические об-

разцы с высотой h, равной полутора-двум диаметрам: h=(1,5÷2)d. Для испытания дерева применяются кубические образцы. Испытания деревянных образцов про- водятся вдоль и поперёк волокон.

3 МАШИНЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ Для проведения испытаний на сжатие применяются универсальные испыта-

тельные машины и прессы. При выполнении данной лабораторной работы можно использовать пресс ПГ 50, которым оборудована лаборатория сопротивления ма- териалов.

4 ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Перед проведением испытаний необходимо измерить размеры образцов и занести их в журнал. В качестве мерительного инструмента используется штан- генциркуль и микрометр. Стальной или чугунный образцы измеряют с точностью до 0,1 мм, деревянные образцы из-за невысокой тщательности их изготовления – с точностью до 1 мм.

12

Испытание стального образца

Образец устанавливается на опорную плиту испытательной машины, верх- няя плита подводится до соприкосновения с образцом. После этого включается испытательная машина и плавно нагружается образец.

В первой стадии нагружения стального образца материал испытывает упру- гие деформации. Зависимость между прикладываемой силой и деформацией на диаграмме линейная. Через некоторое время после начала испытаний материал достигает состояния текучести. Стрелка силомера при этом останавливается, и на диаграмме ординаты перестают расти. Образец деформируется при постоянной нагрузке. Нагрузку, соответствующую состоянию текучести Рт материала записы- вают в журнал испытаний. При дальнейшем сжатии образца показания силомера вновь начинают возрастать. Образец непрерывно сжимается, поперечное сечение его увеличивается, и при отсутствии смазки по торцам образца он приобретает бочкообразную форму (рисунок 2.1). Это объясняется тем, что между опорными плитами и торцами образца действует сила трения, которая не дает возможности частям образца, примыкающим к опорным плитам, двигаться в поперечном на- правлении. Смазкой торцов образца это явление можно ослабить.

Стальной образец довести до разрушения не удается. Испытание прекраща- ется при нагрузке, примерно в два раза большей нагрузки, соответствующей пре- делу текучести Рт. Вид образцов до и после испытания показан на рисунке 2.1. Типичная диаграмма сжатия малоуглеродистой стали в координатах Р - Дl пока- зана на рисунке 2.2. Положение точки А на диаграмме сжатия находится так же, как это делалось в лабораторной работе № 1. Ордината точки А соответствует на- грузке предела пропорциональности Рпц. Зная из опыта значение силы Рт, вычис- ляем:

значение силы, соответствующей пределу пропорциональности

Рпц = mp уА .

После этого вычисляем напряжения:

Здесь А0 – первоначальная площадь поперечного сечения образца.

13

Испытание чугунного образца

Подготовка к испытанию чугунного образца аналогична подготовке к испы- танию стального образца. Нагружение чугунного образца продолжается до его разрушения. Значение максимальной нагрузки Рmax записывается в журнал. Для

получения более наглядной картины разрушения следует ещё некоторое время сжимать образец. Вид образца до и после испытаний показан на рисунке 2.3, диа- грамма сжатия в координатах Р - Дl – на рисунке 2.4.

По данным испытаний вычисляется временное сопротивление (предел

прочности) чугуна σв = Рmax . А0

Результаты заносятся в журнал.

Испытание деревянного образца

Испытание деревянного образца, сжимаемого вдоль волокон, и обработка результатов подобны испытанию чугунного образца. Вид образца до и после ис-