2.4. Лабораторная работа № 5. Испытание металлических образцов на срез
2.4.1. Общие сведения
Цель работы - определение предела прочности стали на срез и сравнение его с пределом прочности на растяжение.
Между пределом прочности материала на срез τв.ср и пределом прочности на растяжение σв.р существует эмпирическое отношение
.
Оно несколько отличается от полученной на основании энергетической теории прочности зависимости между допускаемыми касательным и нормальным напряжениями
.
(2.20)
Это связано с тем, что элементы, работающие на срез: болты, заклепки, шпонки и т.п., находятся при более сложном напряженном состоянии, чем чистый сдвиг, так как испытывают дополнительные деформации изгиба и смятия.
На практике часто встречаются детали, работающие на срез одновременно по двум плоскостям (болты, заклепки, штифты), поэтому получение экспериментальных данных по пределу прочности на срез должно основываться на аналогичных условиях. При назначении допускаемых напряжений для материала таких деталей исходной характеристикой является предел прочности при срезе τв.ср, который определяется при испытании на срез круглого образца 1 с помощью приспособления СМ-1В (рис. 2.9).
Испытание производится на универсальной машине УММ-5 механического действия с максимальной нагрузкой до 50 кН. Силоизмеритель машины УММ-5 маятникового типа имеет четыре шкалы: 0-5000; 0-10000; 0-25000; 0-50000 Н.
Рис. 2.9. Схема приспособления для испытания на двойной срез:
1 – образец; F – сосредоточенная нагрузка
2.4.2. Порядок выполнения работы
1. Замерить диаметр образца d, подсчитать площадь поперечного сечения А0.
2. Вставить образец в приспособление так, чтобы обеспечить срез по двум поперечным сечениям.
3. Провести испытание на срез и по силоизмерителю машины определить разрушающую нагрузку Fmax.
4. Вычислить величину временного сопротивления на срез по формуле
.
5. Установить для данной марки стали из справочных источников значение предела прочности на растяжение σв.р .
6.
Определить отношение
.
Контрольные вопросы и варианты ответов
1. С какой целью проводятся испытания на срез: 1) определение σВ; 2) определение τв.ср ; 3) определение τТ; 4) определение σТ. |
2. При испытании материалов на срез касательные напряжения по плоскости среза распределены: 1) равномерно; |
2) неравномерно по линейному закону; 3) неравномерно по закону квадратной параболы; 4) неравномерно по закону кубической параболы. |
3. При назначении допускаемых напряжений на срез основной характеристикой является: 1) предел прочности при растяжении; 2) предел прочности при сжатии; 3) предел прочности на срез; 4) предел текучести при растяжении. |
4. При срезе в плоскости среза появляется напряжение: |
1) касательное; 2) нормальное; 3) касательное и нормальное; 4) нет никакого напряжения. |
5. При срезе в поперечном сечении бруса возникает: 1) только N; 2) только Мк; 3) только Му или Мz; 4) только Qy или Qz. |
6. Закон Гука при сдвиге записывается в виде: |
1)
;
2)
;
3)
;
4)
|
7. Условие прочности на срез выражается уравнением: 1)
3)
|
8. При испытании на срез разрушение образца происходит: 1) по плоскости поперечного сечения; 2) по площадкам, расположенным под углом 450 к оси сечения; 3) по площадкам, параллельным оси сечения; 4) по площадкам, наклоненным к оси сечения под произвольным углом. |
9. Какая из приведенных схем соответствует испытанию образца на срез?
|
10. Геометрической характеристикой при расчете на прочность при срезе является: 1) WP; 2) Wx; 3) A; 4) Jx или Jy. |
11. По какой из приведённых формул определяется напряжение в поперечном сечении при испытании на срез: 1)
|
12. Сколько площадей среза имеет образец? |
|
1) одну; 2) две; 3) три; 4) четыре. |
13. Что регистрируют при испытании на срез? 1) наибольшую нагрузку; 2) наибольшую деформацию; 3) наименьшую нагрузку; 4) наименьшую деформацию. |
14. Какова форма сечения образца для испытания на срез? 1) прямоугольная; 2) квадратная; 3) круглая; 4) треугольная. |
15. Какой закон распределения касательных напряжений в поперечном сечении образца принимается при определении временного сопротивления на срез? 1) по квадратной параболе; 3) равномерно по сечению; 2) по линейному закону; 4) напряжения отсутствуют. |
16. Результаты испытаний на срез используются в расчетах на: 1) жесткость; 2) устойчивость; 3) прочность; 4) выносливость. 17. Какое напряжённое состояние называется чистым сдвигом? |
;
2)
;
;
4)
;
2)
;
3)
;
4)
.
1) 2) 3) 4)
18. При испытании материалов на срез касательные напряжения по плоскости среза распределены:
1) равномерно;
2) неравномерно по линейному закону;
3) неравномерно по закону квадратной параболы;
4) по закону кубической параболы.
19. Между пределом прочности на срез и пределом прочности при растяжении существует зависимость:
a) для пластичных; б) для хрупких материалов?
1)
τB
ср=(0,8
1,1)
B;
2) τB
ср=(0,6
0,8)
B;
3)
Bc
=(8
5)
B
; 4)[
cм]=(2
2,5)[
c].
20. Какая из формул является правильной и какие напряжения рассчитываются ( x > y > 0 ; τxy > 0 ) ?
1) τα= -(x-y)sin(2α)/2 + τxy cos(2α);
2) τα= (x-y)sin(2α)/2 + τxy cos(2α);
3) τα= -(x-y)sin(2α)/2 - τxy cos(2α);
4) τα= (x-y)sin(2α)/2 - τxy cos(2α). |