Порядок проведення випробувань

Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 916

1. Накреслити ескіз зразка (рис. 2.1.3):

2. Виміряти діаметр зразка з точністю до 0,01 мм у трьох місцях по довжині (по середині і по краях), у кожному місці по двох взаємно перпендикулярних напрямках. У найменшому перерізі взяти середнє арифметичне значення двох взаємно перпендикулярних діаметрів, які прийняти за розрахункове значення d₀.

3. За розрахункову довжину зразка l₀ прийняти відстань між двома мітками, нанесеними по краях робочої частини зразка. Довжину l₀ вимірити штангенциркулем з точністю до 0,1 мм.

4. Встановити зразок у захвати машини Р10 і провести випробування. При цьому на барабані машини автоматично записується залежність між навантаженням Р, що діє на зразок, і його абсолютним видовженням Δl.

5. При проведенні випробування необхідно по шкалі силовимірювача відзначити навантаження P_т, при якій напруження в зразку досягли границі текучості (у цей час ріст навантаження на деякий час припиняється при зростаючій деформації зразка), максимальне навантаження Р_max, яке витримує зразок; навантаження в момент розриву Р_розр.

6. Після розриву зразка виміряти його діаметр d_ш у місці розриву (шийці).

7. Обидві частини зразка після розриву прикладають одну до одної як можливо щільніше і вимірюють довжину l робочої частини зразка між двома мітками. Результати вимірювань занести в таблицю 2.1.1.

Таблиця 2.1.1

Обробка результатів випробувань

Значення навантажень Р_пц,Р_т і Р_розр беруть з діаграми, записаної на машині Р10. При цьому ціну поділки по осі Р діаграми знаходять шляхом ділення Р_max на відповідне число поділок.

По величинах d₀ і l₀ обчислюють початкову площу F₀ і об’єм робочої частини зразка V₀ , а по d_ш - площу перерізу шийки F_ш.

За формулами (2.1.1) - (2.1.5) обчислюють характеристики міцності і характеристики пластичності ε, ψ.

Питому роботу а, витрачену на пластичну деформацію, знаходять за формулою

де А – повна робота, витрачена на розрив зразка; визначається площею , обмеженою діаграмою розтягання і віссю . Площа трикутника ЕНК дорівнює роботі пружної деформації і тому її не враховують.

де K = C_p C_Δl - добуток ціни поділки діаграми C_p по осі Р і ціни поділки по осі Δl - C_Δl. Для визначення C_p і C_Δl необхідно Р_max і Δl_розр поділити на відповідне число поділок, взятих по осях Р і Δl діаграми.

Повну роботу А можна також розрахувати за формулою

де η – коефіцієнт повноти діаграми, рівний для сталі 0,8...0,9.

Для вуглецевих сталей питому роботу деформації можна знайти за наближеною формулою

.

Результати розрахунків занести в таблицю 2.1.2.

Таблиця 2.1.2 – Характеристики міцності та пластичності

МПа	МПа	МПа	ε %	Ψ %	Α Дж	а Дж/м2	Марка сталі

Використовуючи знайдені значення границі міцності і відносного видовження ε, звуження Ψ, по довідкових даних визначити марку сталі.

На міліметрівці, використовуючи діаграму Р - Δl і значення C_p, C_Δl побудувати діаграму .

Дослідницька частина роботи

Мета дослідження - визначити значення і розподіл осьового , радіального і тангенціального напружень вздовж осі шийки в момент, який передує руйнуванню.

Величини будемо визначати за співвідношеннями, запропонованими П.Бриджменом:

де R – радіус кривизни контуру зразка; а - радіус найменшого перерізу шийки; r - поточний радіус (рисунок 2.1.4).

За одержаними результатами побудувати графіки і

Контрольні питання

1. Які характерні точки має діаграма розтягання зразка з маловуглецевої сталі?

2. Як визначити границі пропорційності текучості і міцності при випробуванні на розтягання?

3. При якому навантаженні виникає на зразку шийка?

4. Як визначити відносне видовження і звуження зразка після його розриву?

5. Як визначити по діаграмі розтягання частку пружних і залишкових деформацій за межами пропорційності?

6. Як визначити марку сталі за відомими для неї механічними характеристиками?

7. В чому полягає явище наклепу металу?

2.2 Лабораторна робота 2. Визначення модуля пружності Е та

коефіцієнта поперечної деформації μ

Мета роботи: визначити дослідним шляхом значення інших сталих - модуля Юнга Е і коефіцієнта Пуассона μ.

Короткі теоретичні відомості

У початковій стадії навантаження при розтяганні - стиску в межах пружності для більшості матеріалів існує лінійна залежність між осьовим навантаженням Р і видовженням Δl:

(2.2.1)

де l - початкова довжина тієї частини зразка, видовження якої змінюється (наприклад, база тензометра); F - площа поперечного перерізу зразка.

Значення сили Р у виразі (2.2.1) не повинне перевищувати де - границя пропорційності матеріалу зразка.

Поздовжню деформацію зразка характеризують абсолютною поздовжньою деформацією Δl і відносною поздовжньою деформацією:

(2.2.2)

Поперечну деформацію стержня характеризують такі величини:

абсолютна поперечна деформація

,

де b - початковий поперечний розмір зразка; b₁ - відповідний розмір деформованого (який знаходиться під навантаженням) зразка.

Відносна поперечна деформація

(2.2.3)

При розтяганні ε > 0, ε_п < 0 а при стиску, навпаки, ε < 0, ε_п > 0. Численні експерименти на зразках з різних матеріалів показують, що відношення відносної поперечної деформації (2.2.3) до відносної поздовжньої деформації (2.2.2) при пружній деформації зразка є величина стала.

(2.2.4)

Модуль пружності Е і коефіцієнт Пуассона m цілком характеризують пружні властивості ізотропних матеріалів і визначаються експериментально [1, 2, 4, 5, 7, 9].

Стала m вперше введена французьким ученим Пуассоном (1781-1840), а достовірні значення m для сталі одержав механік Петербурзької Академії наук професор М.Ф.Окатов (1836-1904).

Коефіцієнт Пуассона може змінюватися в межах . Для нестисливого матеріалу . Середнє значення для сталі, одержане з численних дослідів, становить 0,28 і змінюється в межах 0,25...0,30.

Для визначення значень пружних постійних Е і μ досліджуваного матеріалу скористаємося формулами (2.2.1), (2.2.2) і (2.2.4). З (2.2.1) і (2.2.2) знаходимо

(2.2.5)

Для підвищення точності вимірювань зразок навантажують ступенями, збільшуючи навантаження щоразу на ту саму величину. Малі лінійні деформації в поздовжньому і поперечному напрямках вимірюються методом електротензометрії, який розглянутий у разділі 1. Поздовжня деформація вимірюється тензорезисторами 1 і 2, а поперечна - 3 і 4 (рис. 2.2.1).