Контрольні питання

1. Дайте визначення напруженому стану розтягування (стискування).

2. Опишіть основні технічні функції машини Р-5:

2.1. утворення зусилля розтягування та стискування;

2.2. вимірювання діючого навантаження на зразок;

2.3. вимірювання подовження зразка.

3. Охарактеризуйте властивості абсолютної діаграми розтягування пластичної сталі на ділянці:

3.1. пружних деформацій;

3.2. пропорційності;

3.3. пластичних деформацій;

3.4. зміцнення – наклепу;

3.5. місцевих пластичних деформацій;

3.6. одночасного виникнення пружних та пластичних деформацій.

4. Яка деформація зразка зникає відразу після розриву, за яким законом?

5. Перерахуйте характеристики міцності пластичних сталей та вкажіть їхні розмірності.

6. Дайте визначення та напишіть розрахункові формули для наступних характеристик міцності та пластичності:

6.1. границя пропорційності;

6.2. границя пружності;

6.3. границя текучості;

6.4. границя міцності;

6.5. напруження розриву;

6.6. відносне подовження зразка;

6.7. відносне звуження площі поперечного перерізу зразка.

7. Розкажіть як задається система координат абсолютної діаграми розтягування та як визначаються масштаби координатних осей?

8. Як будується відносна діаграма розтягування за абсолютною?

9. У чому полягає відмінність абсолютної діаграми розтягування від відносної, що до механічних характеристик матеріалу та зразка з цього матеріалу?

10. Розкрийте механізм пластичних деформацій сталі.

11. У чому полягає використання гіпотези Сен-Венана для експериментального зразка?

12. Чому фізико-механічні властивості пластичних сталей досліджуються на довгих зразках?

Лабораторна робота №2 визначення модуля пружності сталі

Мета роботи – експериментально визначити модуль поздовжньої пружності сталі.

Обладнання: випробна машина Р-5 або УММ-5, прилади для вимірювання деформацій – тензометри важільні, сталевий зразок.

Загальні відомості

У межах малих подовжень для більшості матеріалів справедливий закон Гука, що встановлює пряму пропорцію між напруженнями та деформаціями:

, (2.1)

де σ – нормальне напруження, ε – деформація, Е – модуль пружності.

Коефіцієнт пропорційності Е називається модулем пружності першого роду, модулем поздовжньої пружності, або модулем Юнга. Модуль пружності є фізичною константою матеріалу, він визначається експериментально.

У виразі (2.1) напруження , а відносна деформація . У цих формулах Р – зовнішня сила розтягування, F – площа поперечного перерізу недеформованого стрижня, l – абсолютне подовження стрижня, l₀ – довжина недеформованого стрижня. Після підстановки, закон Гука набуде вигляду

,

звідки отримаємо . (2.2)

З (2.2) видно, що для визначення модуля пружності потрібно виміряти абсолютне переміщення стрижня довжиною й площу поперечного перерізу F під дією прикладеної сили Р. Зрозуміло, навантаження Р не повинно при цьому давати напружень, що перевищують границю пропорційності _пц.

Для визначення лінійного переміщення стрижня використовується важільний тензометр, схема якого зображена на рис. 2.1.

Тензометр прикріплюється до сталевого зразка струбциною (на рисунку не показана). Загострення 2 нерухомо закріплене в корпусі 1, а загострення 3 – у важелі 4. Відстань між загостреннями 2 – 3 називається базою тензометра . Деформація зразка викликає рух загострення 3, а відповідно поворот важеля 4, з’єднаного за допомогою штифта 5 з коромислом 6, яке другим плечем спирається на штифт 8 стрілки. Стрілка при цьому повертається навколо осі 9, нижній кінець її на шкалі 10 показує значення переміщення. Оскільки стрижні a – b – c, c – d, f – d – q, з якими пов’язане загострення 3, є шарнірно-важільною системою, то зміщення загострення 3 на величину подовження легко пов’язати з переміщенням стрілки на шкалі з положення q у положення q_1.

У межах малих деформацій і, відповідно, малих зміщень важільного механізму справедливі співвідношення:

,

де - сс₁ = dd₁ ; aa₁ = . Тоді, після перетворень, отримаємо:

. (2.2)

Позначимо зміщення стрілки qq₁=D_1, відношення . Після чого формула для визначення подовження набуде вигляду

, (2.3)

де D₁ – різниця відліків за шкалою, к – ціна поділки шкали тензометра (точне значення к приведене на шкалі приладу).

Подовження зразка вимірюється двома тензометрами, розміщеними на протилежних твірних робочої частини зразка. Це дозволяє підвищити точність вимірювань, тому що півсума вимірів тензометрів вільна від помилок, викликаних перекосом зразка в захватах, позацентровим прикладенням розтягуючих сил і викривленням зразка.

Зразок використовуємо нормальний, тобто діаметром 20 мм.