Головна сторінка Випадкова сторінка
КАТЕГОРІЇ:
АвтомобіліБіологіяБудівництвоВідпочинок і туризмГеографіяДім і садЕкологіяЕкономікаЕлектронікаІноземні мовиІнформатикаІншеІсторіяКультураЛітератураМатематикаМедицинаМеталлургіяМеханікаОсвітаОхорона праціПедагогікаПолітикаПравоПсихологіяРелігіяСоціологіяСпортФізикаФілософіяФінансиХімія
Журнал випробувань
Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 898
|
|
Випробувальна машина - Р-5
Ескізи зразків
До випробування Після випробування
| Сталь | Дерево |
| 1. Ширина смуги b = см. 2. Товщина смуги δ = см. 3. Діаметр пуансона d = 2 см. 4. Площа зрізу A = см2. 5. Руйнуюча сила Fu = Н. 6. Границя міцності при зрізі τu = МПа. | 1. Розміри площадки сколювання a = см, b = см. 2. Площа сколювання A = см2. 3. Руйнуюча сила Fu = Н. 4. Границя міцності деревини при сколюванні τu = МПа. |
Контрольні запитання для самоперевірки
1. Яка мета роботи?
2. Які деталі розраховуються на зріз, на сколювання?
3. Які механічні характеристики визначаємо за результатами випробувань?
4. Яке співвідношення між границею міцності при зрізі і границею міцності при розтягу сталі?
5. Що таке границя міцності матеріалу?
6. Як визначаються допустимі напруження при зрізі, при сколюванні?
Лабораторна робота № 4
Дослідна перевірка закону Гуку і визначення модуля поздовжньої
пружності маловуглецевої сталі.
Мета роботи: дослідження характеру деформування зразків із сталі. Ознайомлення з методикою та обладнанням експериментальної перевірки закону пропорційності між видовженням і величиною навантаження при осьовому розтягу, стиску в межах пружних деформацій; визначення модуля Юнга Е маловуглецевої сталі.
1.Теоретичні відомості.
Як свідчать численні спостереження за поведінкою багатьох матеріалів, особливо металів, між відносною поздовжньою деформацією і нормальними напруженнями, що діють у поперечних перерізах стержня при осьовому розтягу чи стиску, в певних межах навантаження існує прямо пропорційна залежність
s = E ∙ e, (4.1)
яка і є математичним виразом закону Гуку.
З урахуванням того, що при осьовому розтягу, стиску
s = N / A, e = Dl / l
і вважаючи, що модуль Юнга матеріалу стержня E, площа поперечного перерізу стержня A, та поздовжня сила N , яка виникає в поперечних перерізах стержня, сталі величини, отримаємо інший математичний вираз закону Гуку
, (4.2)
який відображає лінійну, прямо пропорційну залежність між поздовжньою силою N та абсолютною деформацією стержня.
Згідно з залежністю (4.2), в певних межах навантаження, коли s £ s pr , для багатьох матеріалів абсолютне видовження Dl стержня прямо пропорційно розтягуючій силі N = F, довжині стержня l та обернено пропорційно площі поперечного перерізу стержня A і пружній характеристиці матеріалу стержня, модулю Юнга E. Модуль Юнга ще називають модулем поздовжньої пружності або модулем пружності матеріалу першого роду. Пружна характеристика матеріалу Е є однією з найважливіших характеристик матеріалу. Вона характеризує жорсткість матеріалу при розтягу стиску, тобто його здатність чинити опір деформуванню. Значення модуля Юнга для деяких матеріалів наведено у таблиці 4.1. Добуток Е∙А, який стоїть у знаменнику формули (4.2) називають поздовжньою жорсткістю стержня або його жорсткістю на розтяг стиск. З залежності (4.2) видно, що чим менше цей добуток, тим більше буде видовження стержня, і навпаки.
Для визначення модуля Юнга матеріалу стержня, формулу (4.2) перепишемо відносно модуля Юнга у вигляді
. (4.3)
Визначивши експериментально всі величини, які входять в праву частину формули (4.3), знайдемо значення модуля поздовжньої пружності E матеріалу стержня.
Таблиця 4.1
| Матеріал | Модуль Юнга Е x 105, MПa |
| Сталь | 1,8- 2,15 |
| Чавун | 1,1 – 1,6 |
| Мідь технічна | 0,98 – 1,28 |
| Алюміній | 0,69 – 0,71 |
| Деревина : вздовж волокон | 0,1 –0,16 |
| поперек волокон | 0,005 – 0,01 |
| Бетон | 0,14 –0, 23 |
| Каучук | 0,00008 |
| Tекстоліт, гетінакс | 0,06-0,17 |
Відомо, що закон Гуку справедливий тільки для значень нормальних напружень, які не перевищують границі пропорційності. Деякі матеріали, наприклад чавун та бетон, мають низьку границю пропорційності і вже при невеликих напруженнях виявляють відхилення від закону Гуку. Для маловуглецевої сталі границя пропорційності досить висока spr =200 MПa і закон Гуку для неї придатний у більших межах.
Для визначення залежності між абсолютним видовженням Dl і поздовжньою силою F в пружній зоні, навантаження зразка будемо змінювати ступінчасто, послідовно збільшуючи навантаження на однакову величину, тобто з однаковим кроком DF.
Але перш ніж виконувати дослід, необхідно визначити найбільше значення стискуючої сили для нашого зразка, до якого буде придатний закон Гуку. Це значення стискуючої сили знайдемо з умови
,
звідки 
Fmax= spr A.
Починаючи випробування, спочатку навантажуємо зразок невеликою силою з метою вибору люфтів та зазорів у випробувальній машині, після чого стискуючу силу збільшуємо рівними кроками DF, і після кожного кроку зміни сили знімаємо покази “a” по шкалі важільного тензометру. При цьому покази важільного тензометра будуть давати в k разів збільшену величину абсолютної деформації ділянки колонки між ножем 2 та призмою 1 тензометра, тобто довжиною, яка дорівнює базі тензометра.
2. Схема та принцип роботи важільного тензометра. Зовнішній вид важільного тензометра, який використовується для вимірювання лінійних деформацій, наведено на рис. 7.
Принципова схема роботи важільного тензометра наведена на рис. 8. За допомогою спеціальних струбцин тензометр притискують до зразка С, в який він врізається нерухомим ножем 2 та рухомою призмою 1.
 |
Кінець рухомої призми 1 переміщується разом з перерізом зразка в результаті його деформації. Сама ж призма при цьому повертається і відхиляє важіль 3, який жорстко з’єднаний з призмою 1. Відхилення важеля 3 через тягу 4 передається на стрілку тензометра 5, яка повертається навколо нерухомої осі 8. Відстань між ножем 2 та призмою 1 називають базою тензометра, яка для більшості тензометрів дорівнює 20 мм. Переміщення кінця стрілки Dа по шкалі тензометра 7 буде пропорційно зміні відстані між кінцями ножа і призми в результаті переміщення перерізів при деформації зразка. Але переміщення кінця стрілки Dа буде значно більшим видовження Dl ділянки колонки, довжина якої дорівнює базі тензометра l, в залежності від відношення довжин важелів 3 і 5. Шкала важільного тензометра проградуьована в мм. Відношення відліків Dа по шкалі тензометра до зміни відстані Dl між ножем 2 та призмою 1 називають коефіцієнтом збільшення тензометра, який позначається літерою k і наводиться у паспорті тензометра. Коефіцієнт збільшення тензометра k залежить від відношення довжин важелів 3 і 5 і визначається:
.
 |
Для більшості вітчизняних тензометрів k = 1000.
В залежності від того, чи буде відстань між призмами тензометра при деформації колонки збільшуватися чи зменшуватися, перед початком випробувань кінець стрілки тензометра розташовують на початку або в кінці шкали тензометра. Для визначення абсолютної лінійної деформації необхідно зняти початковий показ стрілки a0, потім, після навантаження, зняти кінцевий показ a1 відхиленої стрілки. Величина абсолютного видовження дорівнюватиме відношенню різниці показів стрілки тензометра до коефіцієнта збільшення тензометра
Dl = (a1 - a0 ) / k = Dа / k.
Для точності відліку по шкалі, тензометр має спеціальне дзеркало, а тому його іноді називають дзеркальним. Знімаючи покази по шкалі тензометра необхідно розташовувати око таким чином, щоб кінець стрілки співпадав з її відображенням у дзеркалі.
Приєднанням спеціального видовжувача (рис.9) база тензометра може бути збільшена в межах 5 –100 см.
3. Послідовність виконання роботи.
Випробування зразка з маловуглецевої сталі проведемо на пресі П-10.
Для перевірки справедливості закону Гуку будуємо по результатам випробувань ділянку діаграми стиску по точкам, відкладаючи у певному масштабі по осі ординат величину сили F, а по осі абсцис величину абсолютної деформації.
Переконавшись, що поведінка матеріалу колонки підкорюється закону Гуку, визначаємо величину модуля Юнга матеріалу колонки за формулою
E= DF l / A Dlср ,
де DF – крок зміни сили, Dlср – середнє значення скорочення ділянки колонки між ножем 2 та призмою 1 тензометра довжиною l під дією сили DF, l – база тензометра, A – площа поперечного перерізу колонки.
Головна мета експерименту полягає в визначенні видовження зразка при відомому значенні діючої на нього сили. Зразок для випробувань має форму циліндричної колонки, опорні частини якої виготовлені значно більшого діаметру ніж робоча частина з метою більш рівномірного розподілення стискуючого навантаження по поперечному перерізу колонки.
Для вимірювання пружних деформацій зразка будемо використовувати важільний тензометр (рис. 7), який призначений для вимірювання лінійних деформацій.
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Результати випробувань | | | Результати випробувань |