И разрушения стержней при кручении

1. Цель опыта

1. Изучение процессов деформации и разрушения стержней круглого сечения из различных материалов с последующей их сравнительной оценкой.

2. Определение зависимости угла закручивания от величины крутящего момента.

3. Определение механических характеристик различных материалов при кручении: предела пропорциональности t_пц, условного предела текучести t_0,3, условного предела прочности t_в и максимального остаточного сдвига g_max.

2. Эскизы образцов

до испытания	после испытания
Сталь	Чугун

 

3. Таблица с размерами образцов

№	Материал	Расчетная длина l, мм	Диаметр d, мм
	Сталь
	Чугун

4. Обработка опытных данных

№ образца	Разрушающий момент ТВ, Нм	Момент при пределе текучести Тт, Нм	Момент при пределе пропорциональности Тпц, Нм	Условный предел прочности tв, МПа	Предел текучести tт, МПа	Предел пропорциональности tпц, МПа	Максимальный остаточный сдвиг gmax, рад	Характер разрушения

 

Расчетные формулы

, , .

Диаграммы кручения

5. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 

Опыт №2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТОНКОСТЕННОГО ВАЛА ПРИ КРУЧЕНИИ

1. Цель опыта

1. Ознакомиться с методикой экспериментального исследования напряженного и деформированного состояния вала при кручении методом электротензометрии.

2. Определить главные напряжения и положения главных площадок при кручении.

3. Определить величину и направление наибольших касательных напряжений.

4. Определить величины крутящего и изгибающего моментов, действующих на вал, по данным тензометрии.

2. Схема установки

Установка состоит из основания 1, на котором жестко с одного конца закреплен вал 2. Второй конец вала опирается на опору 3. Нагружение вала осуществляется с помощью рычага 4 и винтового устройства 5. При расположении опоры 3 под рычагом 4 вал нагружается только крутящим моментом. Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего тензоприбора.

3. Схема размещения тензорезисторов и схема напряжённого состояния.

4. Исходные данные

Кg=2ˑ10^-6– цена единицы дискретности прибора; наружный диаметр вала D = 0,087 м; внутренний диаметр вала d = 0,079 м; модуль Юнга E =2 10⁵ МПа;

модуль сдвига G = 0,8 10⁵ МПа; коэффициент Пуассона .

5. Результаты измерений

№ измерения	Показания измерителя деформации для 3 тензорезисторов
	nІ	∆nІ	nІІ	∆nІІ	nІІІ	∆nІІІ
	начальное
конечное
	начальное
конечное
	начальное
конечное
∆εj=∆njср Кg	εІ=	εІІ=	εІІІ=

6. Расчётные формулы

Величина и направление главных деформаций:

Главные напряжения:

Нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении:

Величина и направление наибольших касательных напряжений:

Изгибающий и крутящий моменты в поперечном сечении:

где .

7. Результаты расчётов

 

8. Схема напряжённого состояния

 

 

 

8. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Опыт №3. Определение модуля упругости при сдвиге

 

1. Цель опыта

1. Ознакомление с методикой определения модуля упругости при сдвиге.

2. Определение модуля сдвига материала вала.

2. Схема установки

Установка состоит из основания 1, на котором жестко по консольной схеме закреплен вал 2. На свободном конце вала расположен рычаг 3, который вместе с кронштейном 4 служит для нагружения вала гирями 5. Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего прибора.

 

3. Схема измерений

4. Исходные данные

Наружный диаметр вала D = 0,056 м; внутренний диаметр вала d = 0,05 м;

расстояние до индикатора Н = 0,2 м; расстояние до линии действия силы L = 0,3 м; длина вала l = 0,5 м; приращение силы DP = 20 H; материал вала ­– алюминий (G = 2,8 10⁴ МПа).

 

5. Расчётные формулы

DТ = DР×2L, , , Dj» tgDj = Dh/H, .

6. Результаты

 

P, Н	h, мм	Dh, мм	Dhср., мм	, рад	, МПа
		-

 

7. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Лабораторная работа №3

 

Экспериментальное определение нормальных