Лабораторна робота №3
ВИПРОБУВАННЯ ЗРАЗКІВ ІЗ РІЗНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЗРІЗ ТА ЗМИНАННЯ Мета роботи: Ознайомитись з методом випробування зразків з різних матеріалів на зріз (сколювання) і зминання. Навчитися визначити границю міцності матеріалу на зріз (сколювання), а також допустимі напруження на зріз (сколювання) та зминання. Обладнання, інструменти, пристрої: випробувальна машина Р-5, спеціальних пристроїв для дослідження на зріз, сколювання та зминання, штангенциркуль, олівець, лінійка.
1. Короткі теоретичні відомості. Чистим зсувом називається такий випадок плоского напруженого стану, при якому в околі даної точки може бути виділений елементарний паралелепіпед з боковими гранями, які знаходяться під дією лише дотичних напружень. При чистому зсуві нормальні напруження на довільних взаємно перпендикулярних площинах рівні одне по одному по величині та протилежні по напрямку:
Прямопропорційна залежність між відносним зсувом та дотичними напруженнями називається законом Гука при зсуві:
Між модулями пружності першого та другого роду існує залежність:
Із теорії відомо що міцність деталей та елементів конструкцій на зріз та сколювання перевіряють за величиною дотичних напружень, що утворилися при цьому. Умова міцності елементів металевих конструкцій на зріз має вигляд:
де  - площа перерізу зрізу (див. рис. 1, а).
Рис. 1. Руйнування заклепки шляхом зрізу (а) та зминання (б). Умова міцності елементів дерев’яних конструкцій на зріз або сколювання вздовж волокон має вигляд:
 (5)
Рис. 2. Руйнування елементів дерев’яних конструкцій шляхом зрізу (сколювання). На величину Елементи конструкцій, крім зрізу і сколювання, потрібно перевіряти ще на зминання. Перевірка елементів конструкцій на зминання має вигляд:
 - площа зминання (див. рис. 1, б),
Рис. 3. Пристрій для проведення випробувань металевих зразків на зріз (а) та зминання (б). Випробування на зріз, сколювання і зминання проводять на розривній машині, типу Р-5, і застосуванням спеціальних пристроїв (рис. 3.). Металеві зразки випробовують на зріз за допомогою спеціального пристрою, який зображений на рис. 3, а. Причому,
а допустиме дотичне напруження на зріз:
де Між границями міцності на зріз
Відповідно й допустиме дотичне напруження на зріз становить таку саму частку від допустимого нормального напруження на розтяг:
Металеві зразки випробовують на зминання за допомогою спеціального пристрою, який зображений на рис. 3, б; причому
Допустиме напруження на зминання приймають:
Для випробування дерева на сколювання вздовж волокон використовують пристрій, зображений на рис. 4, а, а для випробування дерева на зминання (перерізання) впоперек волокон - пристрій зображений на рис. 4, б. Границя міцності на зріз визначається за формулою:
Допустиме дотичне напруження на зріз визначається так:
де  - коефіцієнт запасу міцності, приймаємо його =1,5.
Рис. 4. Пристрій для випробовування дерева на зріз (сколювання) вздовж волокон (а), та для випробовування дерева на зминання (перерізування) впоперек волокон (б). Для визначення допустимого напруження на зминання визначають граничні напруження зминання визначивши величину зусилля
а допустиме напруження зминання визначають:
Таблиця 1.
2.Порядок виконання роботи. 2.1.Випробування металевих зразків на зріз. Перш за все необхідно виміряти діаметр зразка. До прикладання навантаження необхідно закріпити спеціальний пристрій (рис. 3, а) разом із зразком у захватах розривної машини Р-5. Після прикладання навантаження необхідно визначити найбільше навантаження, при якому відбулося руйнування (зріз) зразка. Використовуючи зразки з інших сплавів та сталей повторюємо випробування. Використовуючи формули (7) та (8), проводимо необхідні обчислення. Результати випробувань заносимо в таблицю 2.
2.2. Випробування металевих зразків на зминання Вимірюємо діаметр зразка. Закріплюємо спеціальний пристрій (рис. 3, б) разом із зразком у захватах розривної машини Р-5. Після прикладання навантаження, визначаємо навантаження
3. Випробування дерева на сколювання та зминання (перерізання). Для визначення границі міцності на зріз при дії сили вздовж волокон, дерев’яний зразок вставляють у пристрій (рис. 4, а), який розміщують на робочих площадках розривної машини і визначають найбільше навантаження Р1, при якому відбулося сколювання деревини. Використовуючи зразки з інших порід деревини, повторюємо експеримент. Використовуючи формули (11) та (12) визначаємо границю міцності на зріз та допустиме навантаження на зріз. Результати вимірювань та обчислень заносимо в таблицю 2. Для визначення допустимого напруження на зминання при дії сили поперек волокон, зразок з дерева вставляють у пристрій (рис. 4, б) який розмішують на робочих площадках розривної машини, і визначають величину зусилля Р2, при якому деревина починає зминатися. Використовуючи зразки з інших матеріалів, тобто з інших порід деревини, повторюємо експеримент. Підставляючи значення у формулу (13), визначаємо допустиме напруження на зминання при дії сили поперек волокон. Результати випробувань та обчислень, заносимо в таблицю 2.
3. Контрольні питання. Який напружений стан називається чистим зсувом? Чому дорівнюють головні напруження при чистому зсуві? Якими параметрами можна виміряти, описати деформацію зсуву? Сформулювати закон Гука для зсуву і вказати його формулу. Яка залежність існуєміж пружними станами матеріалу? Як визначається площа перерізу заклепкового з’єднання? Як визначається площа зминання заклепкового з’єднання? Якийвидмає умова міцності елементів дерев’яних конструкцій на зріз або сколювання вздовж волокон? Який вигляд має умова міцності заклепкового з’єднання на зминання? Який вид має умова міцності заклепкового з’єднання назріз? Література. Писаренко Г.С, та інші "Опір матеріалів. – К.: "Вища школа", 1986. - 776 с. Посацький С.Л. "Опір матеріалів" – Львів, в-цтво Львівського університету, 1975. - 358 с. Оберніхін С.А., Рудськой В.А. Гедвилло О.І. "Опір матеріалів" (лабораторні роботи).-К.: Вища школа, 1983.-80 с. Афанасьев А.М., Марьин В. А. "Лабораторный практикум по сопротивлению материалов". -М.: М.: Наука, 1975.-287 с. Цурпал И.А., Барабан Н.П., Швайко В.М. "Сопротивление материалов (лабораторные работы)". - К.: Вища школа, 1988.-245 с. Кафедра машинознавства і матеріалознавства Лабораторія опору матеріалів “ “ 201_ Група Дата виконання роботи Прізвище та ініціали студента
Лабораторна робота №3. Випробування зразків із різних матеріалів на зріз та зминання. Мета роботи: Ознайомитись з методом випробування зразків з різних матеріалів на зріз (сколювання) і зминання. Навчитися визначити границю міцності матеріалу на зріз (сколювання), а також допустимі напруження на зріз (сколювання) та зминання. Обладнання, інструменти, пристрої: випробувальна машина Р-5, спеціальних пристроїв для дослідження на зріз, сколювання та зминання, штангенциркуль, олівець, лінійка. Вихідні дані:
1. Діаметр взірця: d = м; (розмір поверхні зрізу) 2. Розміри поверхні зминання d=________м; взірця ( З. Розміри поверхні сколу b=____ ___ _м; (зрізу) ( 4. Розміри поверхні зминання (перерізування)
Висновки:
Таблиця 2
. Таблиця 1
|
(1)
(2)
(3)
(4)
‑ площа перерізу сколювання (див. рис. 2).
дуже впливає напрям дії сили відносно волокон (вздовжчи поперек).
(6)
Границю міцності визначаємо за формулою:
(7)
(8)
.
і на розтяг 
для стальних зразків, існує співвідношення:
> 
. Для визначення граничної величини напруження зминання, визначають зусилля 
, при якому матеріал досягає границі текучості
(9)
(10)
(11)
(12)
, при якому деревина починає зминатисяза формулою:
, (13)
, при якому матеріал досягає границі текучості. Повторюємо експеримент, використовуючи інші сплави та сталі. Використовуючи формули (9) та (10) проводимо відповідні обчислення. Результати випробувань заносимо в таблицю 2.
) δmin =________ м.
) 
=________ м.
) b=____ ___ _м;
=________ м.
, МПа
на зминання 
, МПа
, МПа
на зминання 
, МПа
