Лабораторна робота 4. Випробування матеріалів на зріз та сколювання

 

Мета роботи: визначити границю міцності матеріалу на зріз і сколювання; ознайомитися з методами випробування на зріз.

 

Короткі теоретичні відомості

Багато елементів конструкцій працюють на зріз (заклепки, штифти, болти, зуби муфт і ін.). Напружений стан при зрізі більш складний, ніж при чистому зсуві, тому що в даному випадку виникають додаткові напруження від згину і зминання.

Границю міцності на зріз визначають як відношення максимального навантаження, яке витримує зразком при випробуванні, до площі зрізу:

 

(2.4.1)

 

Експерименти показали, що між границею міцності матеріалу на розтягання і границею міцності на зріз , існує залежність. Так, для сталей

(2.4.2)

 

При випробуванні на зріз зразки доводять до руйнування в спеціальних пристосуваннях, які дозволяють одержати подвійний чи одинарний зріз. При подвійному зрізі вплив напружень згину менше.

Пристосування для випробування на подвійний зріз циліндричного зразка (рис. 2.4.1) складається з вилки 1, у вушка якої запресовані сталеві загартовані шайби 2. У проміжну деталь 3 також запресована сталева загартована втулка 4. Випробуваний зразок 5 встановлюють в отвори загартованих шайб. При розтяганні пристосування, кінці якого закріплюють у захватах розривної машини, зразок піддається зрізу по двох площинах. Випробування проводять на машині Р20. Вигляд пристосування для випробування на подвійний зріз наведено на рис. 2.4.2.

 

Рисунок 2.4.2

 

Випробуванню піддають сталеві, бронзові, дюралюмінієві зразки.

Дійсний опір зрізу дорівнює відношенню руйнівного навантаження до фактичної площі зрізу, що визначається як матова зона поверхні зламу. Як правило

 

 

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.

 

Порядок проведення випробувань

Ознайомитися з будовою машини Р20 (див. розд. 1) і пристосуванням для зрізу. Виміряти діаметри зразків і занести ці дані в табл. 2.4.1.

Послідовно один за одним зразки навантажити аж до руйнування, для чого включити випробувальну машину, плавно збільшувати навантаження і по шкалі силовимірювального пристрою стежити за її зростанням.

Записати в таблицю значення максимального навантаження, при якому відбувається руйнування зразків.

Таблиця 2.4.1

№ п/п	Матеріал	d, см	F0, см^2	2 F0, см^2	Pmax, Н	, МПа

Ознайомитися з пристосуванням для сколювання, помістити в нього зразок і в тій же послідовності провести випробування деревини.

 

Обробка результатів випробувань

Обчислити границю міцності на зріз за формулою

 

(2.4.4)

 

де Р_max – найбільше навантаження, що витримав зразок; F ₀ – початкова площа поперечного перерізу.

Границю міцності при сколюванні визначити за формулою (2.4.3).

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?