ИСПЫТАНИЕ НА СРЕЗ СТАЛЬНОГО И ДЕРЕВЯННОГО ОБРАЗЦОВ

 

Цель работы:

1.Определить временное сопротивление стали при срезе и сравнить его с временным сопротивлением при растяжении.

2.Определить временное сопротивление дерева при срезе (скалывании) вдоль волокон и сравнить его с временным сопротивлением при сжатии вдоль волокон.

 

Соединительные элементы деталей машин и строительных конструкций (шпонки, штифты, заклепки, болты, угловые сварные швы), как правило, разрушаются путем сдвига (среза) от действия касательных напряжений, возникающих в плоскостях среза. В расчетах на прочность предполагается, что касательные напряжения τ распределены равномерно в плоскостях среза и поэтому определяются путем деления силы на площадь среза т.е.

 

, (13)

где Q - поперечная сила,

А - площадь среза.

Опыты показывают, что характеристики прочности при срезе (пределпропорциональности , предел текучести , временное сопротивление ) меньше соответствующих характеристик прочности при растяжении.

Теоретически установлено следующее соотношение между допускаемым касательным напряжением и допускаемым нормальным напряжением : І

(14)

При одном и том же коэффициенте запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям из соотношения (14) следует

 

 

_____________

^ІНижний предел соответствует третьей теории прочности, а верхний – четвертой [3]

 

(15)

 

где и - предел текучести и временное сопротивление при растяжении того же самого материала.

Если касательные напряжения не превышают предела пропорциональности , то при сдвиге имеет место закон Гука

 

(16)

 

где G - модуль сдвига, зависящий от материала,

γ - угол сдвига.

 

Подготовка образцов к испытанию

 

1. Измерить диаметр d стального образца (рис.10). Вычислить площадь поперечного сечения A. Результаты записать в журнал лабораторных работ.

2. Измерить величины а и в (рис.11) выступающей части деревянного образца. Вычислить площадь скалывания A. Результаты записать в журнал лабораторных работ.

Рис.10

Рис. 11

Проведение испытания 1

1.Установить приспособление со стальным образцом (рис. 10) на нижнюю траверсу испытательной машины.

2.Плавно нагружать приспособление сжимающим усилием до разрушения образца (при этом срез образца происходит по двум плоскостям).

3.По шкале силоизмерительного устройства испытательной машины определить силу среза .

 

Результаты испытаний

Таблица 5

 

Вариант	Стальной образец	Деревянный образец
, см	, кН	, кН
	0, 85		5, 5
	0, 86		4, 5
	0, 87		3, 6
	0, 88		4, 2
	0, 89		6, 6
	0, 90		7, 8
	0, 91		7, 2
	0, 92		7, 5
	0, 93		3, 9
	0, 94		4, 8

 

Все расчеты и выводы по работе занести в журнал лабораторных работ.

 

Обработка результатов испытания 1

 

1.Определить временное сопротивление стали при срезе путем деления силы среза на удвоенную площадь поперечного сечения.

2. Сравнить с временным сопротивлением стали при растяжении σ _u (см. лаб. работу № 1).

3. В журнале лабораторных работ выполнить эскиз образца до и после опыта.

Проведение испытания 2

 

1. Установить приспособление с деревянным образцом (рис.11) на нижнюю траверсу испытательной машины.

2. Плавнонагружать приспособление сжимающим усилием до скалывания выступающей части образца.

3. По шкале силоизмерительного устройства испытательной машины определить разрушающую нагрузку .

 

Обработка результатов испытания 2

 

1. Определить временное сопротивление дерева при скалывании вдоль волокон по формуле (13), где Q = .

2. Сравнить с временным сопротивлением дерева при сжатии вдоль волокон (см. лаб. работу № 3).

3. В журнале лабораторных работ выполнить эскиз образца после опыта.

Контрольные вопросы

1. Какие механические характеристики определяют при срезе стального и деревянного образцов?

2. Какие напряжения возникают в поперечных сечениях при срезе?

3. Сколько плоскостей среза имеет стальной образец, испытываемый в лабораторных условиях?

4. Как вычисляют временное сопротивление при срезе?

5. Какой вид имеет закон Гука при срезе (сдвиге)?

6. Какое соотношение существует между временными сопротивлениями стали при срезе и при растяжении?

7. По какой формуле вычисляют напряжения в поперечном сечении стержня при срезе?

8. Что называют плоскостью среза?