Лабораторна робота 1. Визначення механічних

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Лабораторна робота 1. Визначення механічних

Характеристик маловуглецевої сталі

Мета роботи:

1) встановити експериментально залежність між навантаженням і деформацією зразка при розтяганні аж до руйнування;

2) одержати діаграму розтягання;

3) визначити основні характеристики міцності (границя пропорційності . границя текучості , границя міцності ) і характеристики пластичності (відносне видовження , відносне звуження y і питому роботу а, витрачену на розрив зразка);

4) встановити марку сталі.

 

Характеристики пластичності

Здатність сталі деформуватися пластично без руйнування характеризується відносним залишковим видовженням

 

(2.1.4)

 

і відносним звуженням площі поперечного перерізу зразка після розриву

 

, (2.1.5)

 

де – абсолютне залишкове видовження робочої частини зразка;

F_ш – площа перерізу шийки після розриву. Механічні характеристики матеріалу при розтяганні, як показують досліди, залежать не тільки від його фізичних властивостей і умов, у яких проводиться випробування, але і від форми і розмірів зразка. Тому, щоб для того самого матеріалу незалежно від розмірів зразка одержати завжди однакові результати, необхідно при виготовленні зразків дотримуватися наступних умов:

 

(2.1.6)

 

За нормами, які діють в Україні, основними співвідношеннями для вибору зразків є:

 

(2.1.7)

 

(2.1.8)

 

Відношення (2.1.7) відповідає так названому десятикратному зразку круглого перерізу, у якого розрахункова довжина l ₀ = 10 d ₀; відношення (2.1.8) - п'ятикратному (l ₀ = 5 d ₀). Зразки з діаметром d ₀ = 20 мм називають нормальними, інші - пропорційними.

У даній роботі застосовується сталевий зразок циліндричної форми (рис. 2.1.2) діаметром d ₀ = 10 мм і довжиною робочої частини l ₀ = 100 мм. Випробування проводяться на універсальній випробувальній машині Р10 або Р20.

 

 

Рисунок 2.1.2

 

Порядок проведення випробувань

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 d ₀.

3. За розрахункову довжину зразка l ₀ прийняти відстань між двома мітками, нанесеними по краях робочої частини зразка. Довжину l ₀ 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 Δ l.

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

Розміри зразка	Опір зразка
до випробування	після випрбування
l 0, мм	d 0, мм	l, мм	d, мм	Pпц, H	Pт, H	Pmax, H	Pрозр, H

 

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.

 

Випробовування деревини

Деревина - анізотропний матеріал і її механічні властивості в різних напрямках різні. Тому випробування на стиск проводиться вздовж і поперек волокон. При цьому потрібно розрізняти стиск поперек волокон по радіусу стовбура і вздовж річного шару (по дотичній до кола). При випробуванні на стиск дерева застосовують зразки у виді кубика.

 

Дослідницька частина роботи

Мета дослідження - встановити вплив умов тертя на торцевих поверхнях зразка і відношення на границю міцності крихких матеріалів і границю текучості пластичних матеріалів.

При постійному відношенні випробувати на стиск зразки з різними умовами тертя між торцевими поверхнями зразка й опорних площин випробувальної машини. Різні умови тертя можна реалізувати застосуванням змащення, прокладок з антифрикційних чи пластичних матеріалів. Можна використовувати спеціальні прокладки з конічною торцевою поверхнею, при цьому кут конусності вибирають близьким до кута тертя контактуючих пар, а для усунення концентрації напружень у вершині конуса роблять центральний отвір. Застосовують також зразки з торцевими виточками. На основі проведених досліджень можна встановити залежність максимального осьового навантаження, яке витримує зразок не руйнуючись Р_max від умов тертя.

При фіксованих умовах тертя випробувати зразки з різними і встановити вплив на значення Р_max.

Порівняти одержані значення при осадженні з аналогічними значеннями , одержаними в дослідах на розтягання.

 

Контрольні питання

1. Які механічні характеристики можна визначити при випробуванні пластичних матеріалів на стиск?

2. Які механічні характеристики можна визначити при випробуванні крихких матеріалів на стиск?

3. Чим обумовлені розміри зразків при випробуванні на стиск?

4. Чому зразки з крихких матеріалів руйнуються по площинах, що складають кут ≈45° з віссю зразка?

5. Як залежить границя міцності деревини від напрямку?

6. Чому умови тертя на контактних поверхнях і відношення висоти зразка до його діаметра істотно впливають на результати випробувань?

 

Випробування деревини

Для випробування зразків з дерева на сколювання застосовують пристосування, показане на рис. 2.4.3.

У струбцини 1 встановлюють зразок 2. Розміри зразка вибирають так, щоб при розтяганні відбувалося сколювання зразка по поверхнях АВ чи CD.

Зразок з дерева після випробування на сколювання представлено на рис. 2.4.4.

 

 

Рисунок 2.4.4

 

Границя міцності при сколюванні визначається за формулою

 

(2.4.3)

 

де F – площа сколювання.

 

Дослідницька частина роботи

Мета дослідження – встановити вплив складного напруженого стану, обумовленого накладанням деформацій згину і зминання на зріз на величину границі міцності , визначеного за формулою (2.4.4).

Для проведення досліджень необхідно три комплекти втулок 2 і 4, які дозволяють реалізувати ковзальну посадку зразків, а також посадку з зазором 0,25 і 0,4 мм. При фіксованому положенні площин зрізу досліджувати вплив розміру зазору по діаметрі на .

При постійній посадці досліджувати вплив розміру зазору між площинам зрізу на . Відстань між площинами зрізу змінювати від 0 до 1,0 мм за рахунок зміни розміру вздовж осі втулки 4.

 

Контрольні питання

1. Яку характеристику матеріалу визначають при випробуванні на зріз?

2. При яких умовах результати випробувань на зріз можуть мати практичну цінність?

3. Які додаткові деформації виникають при випробуванні на зріз?

4. Співвідношення між границями міцності при зрізі і при розтяганні.

5. Які елементи конструкцій працюють на зріз?

6. Чому дотичні напруження при зрізі – умовна характеристика?

Зразка на кручення

 

Мета роботи: експериментально перевірити закон Гука при крученні, визначити модуль зсуву G за результатами випробувань на кручення.

 

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Лабораторна робота 1. Визначення механічних