Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Сопротивление материалов", часть I

для студентов машиностроительных специальностей

Томск 2001

УДК 539.13.6.

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Сопротивление материалов», часть I для студентов машиностроительных специальностей. – Томск: изд. ТПУ,- 2001. – 40с.

Составитель: доцент, к.т.н. А.В. Анфилофьев.

Рецензент доцент, к.т.н Н.А. Куприянов.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры теоретической и прикладной механики 16.01.2001г.

Зав. кафедрой

проф. д.т.н. ___________В.П. Нестеренко

Предметный указатель

1. Введение………………………………………………………………….3

2. Требования к отчёту по лабораторной работе…………………5

3. Лаб. работа "Распределённая и сосредоточенная нагрузка".5

4. Лаб. работа "Испытание на растяжение"………..………….…10

5. Лаб. работа "Испытание на сжатие"……………..……………..21

6. Лаб. работа "Испытание на кручение"…………………..……..26

7. Лаб. работа "Испытание на изгиб". ……………………………..35

8. Таблица: механические характеристики материалов……...39

9. Вопросы для самопроверки……………………………..…………40

10. Литература…………………………………………..………………40

Введение

"Сопротивление материалов" является связующей учебной дисциплиной между теоретическими курсами (математика, физика, теоретическая механика) и прикладными (специальными). Сложность строгого математического описания явлений деформирования материалов элементов конструкций приводит к использованию в нём модельных (упрощенных) представлений о строении материалов, их свойствах, о геометрических формах элементов конструкций, о характере нагрузок. Эти теоретические представления образуют понятийный аппарат "Сопротивления материалов" и связанных с ним прикладных курсов.

Экспериментальную часть дисциплины составляют лабораторные работы. Назначение их - формирование реальных представлений о сопротивлении материалов в различных условиях деформирования и о достоверности соответствующих теоретических положений.

Объектом исследования в "Сопротивлении материалов" является преимущественно стержень – геометрическое тело, у которого один размер (длина) много больше двух других, определяющих поперечное сечение. Стержень является расчётной схемой обширного класса элементов конструкций различного назначения. Для теоретического анализа стержень представляется совокупностью материальных плоскостей (поперечных сечений), удерживаемых между собой силами взаимодействия их составляющих частиц.

Поперечные сечения в зависимости от характера нагрузки и её ориентации к оси стержня приближаются, удаляются, поворачиваются относительно друг друга и первоначального положения. Изменения в положении поперечных сечений в совокупности образуют геометрическую форму деформированного стержня, и количественные оценки её определяются перемещениями сечений.

Изменение взаимного положения материальных частиц двух соседних сечений порождает силы сопротивления. Изменения положения материальных частиц количественно оценивается "деформациями" (линейными и угловыми), а соответствующие силы сопротивления "напряжениями" (нормальными и касательными). Движение частиц прекращается, когда силы сопротивления уравновесят внешние силы. Превышение сил сопротивления ведёт к разрушению связей между материальными частицами.

Основные механические свойства материала - упругость, прочность, пластичность (способность деформироваться с остаточными изменениями формы и размеров) количественно определяют их характеристиками, которые можно получить только экспериментальным путем.

Условия испытаний, оборудование, формы и размеры образцов, скорость приложения нагрузки, температура оказывают весьма существенное влияние на результаты. Лабораторные испытания производится в обычных, так называемых нормальных условиях: при температуре примерно 20 С⁰ и с небольшими скоростями изменения нагрузки (статическое нагружение). Диапазоны температур и скорости изменения нагрузок, в пределах которых реально работают материалы, могут далеко выходить за рамки нормальных условий и учет их влияния на механические свойства производится соответствующими испытаниями. Скорость изменения нагрузок и температура настолько меняют свойства материалов, что один и тот же материал может оказаться хрупким в одних условиях и пластичным в других. Испытание материалов в условиях длительного действия переменных нагрузок и напряжений выявляет в них свойство усталости, при постоянных нагрузках и особенно при повышенных температурах свойство ползучести, релаксации. Изучение свойств материалов в разных условиях и состояниях в настоящее время возможно только экспериментально.

Лабораторные работы проводятся коллективно под руководством преподавателя. Отчёты выполняются индивидуально и подлежат индивидуальной защите.

Требования к оформлению и содержанию отчёта

Титульный лист: название института, кафедра, лабораторная работа, автор отчёта (Ф.И.О., номер группы), преподаватель (Ф.И.О.), город, год.

Содержание отчёта:

Цель.