ВУЗ: Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Материаловедение
Добавлен: 18.02.2019
Просмотров: 12621
Скачиваний: 123
76
Таблица 3.1
Расчет термомеханических характеристик при деформировании кручением образцов различного сечения [17]
Вид сечения
Деформация, %
Касательные напряжения, Па
Работа ВФ,
Дж
Удельная
работа
ВФ, Дж/м
3
d = 2r
l
r
- угол закручивания, рад
r – радиус образца, м
l – длина образца, м
3
3
max
2
,
0
2
,
0
d
R
g
m
d
M
КР
М
КР
– момент кручения, Н
м
d – диаметр образца, м
m – масса груза, обеспечивающего
постоянный крутящий момент, кг
g – ускорение свободного падения,
(g
9,8 м/с
2
)
R – плечо
(характеристика
испытательной установки), м
Для любого
вида сечения
2
2
R
g
m
M
A
КР
V
A
a
B
l
r
V
2
68
77
a
b
l
b
, - коэффициенты
(зависят от отношения
h/b)
l – длина образца, м
b – меньшая сторона
прямоугольника, м
2
max
b
a
R
g
m
W
M
КР
КР
m – масса груза, кг
g – ускорение свободного падения,
(g
9,8 м/с
2
)
R – плечо, (характеристика
испытательной установки), м
V
A
a
B
l
b
a
V
h
b
l
b
- угол закручивания, рад
h – большая диагональ
куба, м
l – длина образца, м
2
2
max
9
b
h
b
R
h
g
m
W
M
КР
КР
m – масса груза, кг
g – ускорение свободного падения,
(g
9,8 м/с
2
)
R – плечо, (характеристика
испытательной установки), м
h – большая диагональ ромба, м
b – малая диагональ ромба, м
V
A
a
B
2
l
b
h
V
69
78
Д
провол
вокруг
не вл
деформ
восстан
Р
(а) и пос
В
формул
г
конечн
Е
наведе
г
С
3.3.
Деформац
локи при
г вала опр
лияет на
мированн
новления
Рисунок 3.
следующег
В общем в
лой:
где h – тол
ный радиу
Если исх
нной деф
где R
H
– р
Степень о
.3 Опреде
цию обра
определе
ределенно
а степен
ный объе
я формы [
11. Схема
го нагрева (
виде степ
лщина об
усы изгиб
ходный
формации
радиус опр
остаточно
еление те
при испы
азцов в в
ении хара
ого диаме
нь дефо
м, что в
17].
определен
(б) [17, стр
пень дефо
2
R
h
бразца в п
ба образца
образец
равна:
2
R
H
H
равки, во
ой деформ
ермомеха
ытаниях
виде пол
актеристи
етра (рис
ормации
важно при
ния радиуса
р. 60]
ормации о
2
1
2
1
R
h
R
плоскости
а.
не имее
%
100
h
h
H
округ кото
мации
ост
анически
х на изгиб
лосы, выр
ик при из
сунок 3.11
образца
и опреде
а кривизны
образца пр
%
100
1
2
h
и изгиба, [
ет изгиб
%
орой обка
т
:
их характ
б
резанной
згибе про
1). При эт
а, а из
елении уд
ы образца п
ри изгибе
%
[м]; R
1
и R
ба (R
1
атывается
теристик
й из лист
оводят об
этом угол
зменяет
дельной
после деф
е можно о
R
2
– исхо
), то с
(19)
я образец.
к
та, или
бкаткой
загиба
только
работы
ормации
описать
(18)
одный и
степень
.
79
%
100
2
h
R
h
ост
ост
(20)
где R
ост
– радиус изгиба образца после снятия нагрузки.
Невосстановленная степень деформации
НВ
:
%
100
2
h
R
h
НВ
НВ
(21)
где R
НВ
– радиус изгиба образца после восстановления формы.
Степень восстановленной деформации
В
:
НВ
ост
В
, [%]
(22)
Степень восстановления формы СВФ:
%
100
5
,
0
%
100
h
R
R
R
СВФ
НВ
ост
НВ
ост
В
,
(23)
Замеры R
ост
, R
НВ
обычно осуществляют подбором радиуса кривизны
по планшету, на который заранее нанесены окружности различного
радиуса. Такой замер не всегда удобен и не позволяет проводить запись
изменения текущего радиуса от температуры для точного определения
температур восстановления формы. Поэтому часто используют схему
деформации четырехточечного изгиба с определением величины прогиба (f)
образца при нагружении и восстановлении формы, рисунок 3.12.
При этом для малых (упругих) деформаций выполняется
соотношение:
EJ
Pl
f
48
3
, [мм]
(24)
где Р – усилие [Н]; Е – модуль упругости материала [МПа];
J – момент инерции сечения образца (для круглого сечения
64
4
d
J
; для
прямоугольного –
12
3
bh
J
; где d – диаметр образца [мм], b и h – ширина и
толщина образца) [мм]; l – расстояние между опорами [мм].
80
B
P
P
f
Рисунок 3.12. Схема установки для определения термомеханических
характеристик методом четырехточечного изгиба [17, стр. 62]
Расчет характеристик проводят по формулам 19 – 23.
Этим методом можно определить удельную работу восстановления
формы:
l
S
f
Р
а
В
, [Дж/м
3
]
(25)
где Р – усилие, приложенное к образцу, [Н];
f – изменение величины
прогиба; S – площадь поперечного сечения, [м
2
].
Для экспресс анализа характеристик часто применяют метод
консольного изгиба (рисунок 3.13). В данном методе образец (1) в виде
пластины или проволоки закрепляют одним концом в неподвижном захвате
и изгибают вокруг вала (2) определенного радиуса на угол примерно 90
.
Ось вала совмещена с осью измерительного круга (3), на котором закреплен
упорный штырь (4), соприкасающийся с образцом. К измерительному кругу
может быть приложен изгибающий момент М
изг.
с помощью груза (5):
2
.
D
Р
М
ИЗГ
, [Н
м]
(26)
где Р – вес груза, [Н], D – диаметр измерительного круга, [м].