Лабораторная работа 5 Испытание материала на срез

Цель работы. Установление временного сопротивления материала при срезе.

Постановка задачи. Испытание на срез проводят при статическом нагружении на машине ГМС–20 с применением специального приспособления. Испытанию на срез подвергают образцы в форме стержней круглого сечения.

Общие сведения. На практике целый ряд деталей и элементов конструкций работает в таких условиях, что внешние силы стремятся их разрушить именно путем сдвига.

В соответствии с этим при проверке прочности элементов на первый план выступают касательные напряжения. Простейшим примером может служить заклепочное соединение. Для проверки работы на срез изготавливается приспособление (рис. 1.).

Испытуемый образец помещают в совмещенные отверстия ножа 2 и вилки 3. При нагружении ножа (сверху) происходит сдвиг средней части образца относительно крайних его частей.

Рис. 1. Испытание на срез. Рис. 2. Схема распределения сил.

Рабочая площадь (площадь среза) равна удвоенной площади поперечного сечения образца, так как срез происходит одновременно по двум плоскостям (АА и ВВ) (рис.2). Внутренние усилия, передающиеся по этим сечениям от крайних частей к центральной, будут уравновешивать силу Р. Следовательно, напряжения, возникающие в этих сечениях и действующие касательно к плоскостям сечения, это касательные напряжения.

Обычно принимают равномерное распределение этих напряжений по сечениям. Тогда при диаметре стержня на единицу площади сечения приходится напряжение

.

Для обеспечения условия прочности соединения необходимо условие:

.

Величину допускаемого касательного напряжения для однородного материала можно установить теоретически, если известно допускаемое нормальное напряжение .

Однако для расчетов соединений, работающих на срез, ввиду их приближенности следует исходить непосредственно из опытов «на срез». Для этого определяют экспериментальным путем нагрузку при пределе прочности Р_в, а затем определяют

.

При известном выбирают надлежащий запас прочности и устанавливают допускаемое напряжение .

Многочисленные инженерные сооружения, в которых допускаемое напряжение для стальных заклепок принималось []=0,8 [], ведут себя вполне удовлетворительно.

Заклепочные соединения, кроме проверки на срез, проверяют на смятие. Формула для проверки на смятие эмпирическая, и имеет вид:

,

где – число заклепок, – диаметр заклепки, - толщина листа.

Допускаемое напряжение на смятие принимают

[ ]=(1,5 2) [ ].

Теория расчета заклепочных соединений связана с рядом условностей, допущений и требует проведения испытаний на временное сопротивления сдвигу (срезу).

Составление отчета

Акт о проделанной работе должен иметь следующее содержание:

1. Схема установки на срез.

2. Эскиз и размеры образца до и после испытаний.

3. Вычисление основных характеристик материала:

Предел прочности на срез .

Допускаемые напряжения .

Напряжение смятия = , где – длина ножа, мм.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Что такое чистый сдвиг?

2. Теоретическое определение допускаемых касательных напряжений.

3. Как определяется модуль упругости второго рода?

4. Как распределяются касательные напряжения в поперечном сечении образца?