Контрольні питання

1. Дайте визначення модулю поздовжньої пружності.

2. Приведіть гіпотезу однорідності матеріалу.

3. Чи є змінним модуль Юнга у випадку змінних деформацій та відповідних їм напружень?

4. Які обмеження накладається на навантаження Р у досліді?

5. Поясніть принцип роботи шарнірно-важільного тензометра за його кінематичною схемою. Що називається базою тензометра?

6. Як визначити коефіцієнт збільшення тензометра?

7. Як впливає на точність вимірювання подовження елемента зразка використання двох тензометрів? За рахунок чого?

8. Напишіть формулу, що дозволяє визначити модуль поздовжньої пружності за результатами досліду. Поясніть кожен компонент формули.

Лабораторна робота №3 випробування чавунного зразка на стискування

Мета роботи – експериментально визначити границі міцності чавуну під час стискування.

Обладнання: прес гідравлічний 2ПГ-125, чавунні зразки.

Загальні відомості

Під час стискування крихких матеріалів здебільшого визначається границя міцності _тм, тобто напруження за найбільшого навантаження, і рідше – залишкове скорочення δ й залишкове розширення ψ.

Зразки для випробування крихких матеріалів мають циліндричну форму, з відношенням висоти до діаметра від 1 до 2,5. Основним недоліком таких зразків є виникнення в них при стискуванні просторового (нелінійного) напруженого стану. Така просторовість (нелінійність), у першу чергу, пов’язана з геометричною формою зразків, адже всі розміри циліндра співставні, тобто зразки мають суттєво просторову геометрію. По-друге, просторовість (нелінійність) виникає в результаті дії просторового навантаження. Адже в процесі стискування між торцями зразка й плитами пресу 2ПГ-125 виникають сили тертя _к. Вони осесиметрично розподілені по торцях зразка, мають радіальний напрямок і зростають від нульових значень в центрі до максимальних – на краю торців. Таким чином, на зразок діє рівномірно розподілене по торцях навантаження стискування вздовж осі й нерівномірно розподілене осесиметричне навантаження, від сил тертя, перпендикулярне до осі.

Просторовий характер напруженого стану зразка призводить до утворення бочкоподібної форми при стискуванні (рис. 3.1, 6). Щоб зменшити бочкоподібність, потрібно зменшити сили тертя. Для цього рекомендується між торцями зразка й плитами випробної машини розмістити мастило, наприклад, промаслений папір.

При руйнуванні стискуванням зразків з крихких матеріалів, наприклад, із чавуну, у них можуть виникати тріщини під кутом близько 45⁰ до осі зразка. Пояснити це можливо проковзуванням зерен матеріалу по напрямках дії найбільших дотичних напружень. Як відомо, найбільші дотичні напруження діють під кутом приблизно 45⁰ до напряму стискуючої сили. Вони на осі z₀ дорівнюють нулю, збільшуючись до торців. У напрямку найбільших дотичних напружень і з’являються тріщини та відбувається руйнування матеріалу зразків.

Короткий опис преса 2пг-125

Для випробування крихких матеріалів на стискування використовується гідравлічний прес типу 2ПГ-125, схема якого зображена на рис. 3.2. Цей прес складається з двох частин – робочої та пульта управління.

Конструкція робочої частини наступна. Вона складається з основи 1, двох колон 4 і верхньої поперечини 6, які жорстко з’єднані між собою та утворюють станину рамної конструкції.

У центральній частині основи 1 розміщено робочий циліндр 2 з плунжером 3, на верхньому торці якого встановлено стіл 9.

Рухома поперечина 5 може рухатися по різьбі колон 4, забезпечуючи постановку верхньої опорної плити 8 у потрібне положення, залежно від висоти зразка. Рух плити 5 відбувається за рахунок електродвигуна 7, який управляється кнопковою станцією 10. Рух від електродвигуна 7 через черв’ячну передачу передається гайкам, що, обертаючись, переміщують поперечину 5 по колонах 4.

Робочий хід преса відбувається за рахунок переміщення плунжера 3 зі столом 9 вгору від тиску масла в циліндрі 2. Рухома частина машини опускається вниз від власної ваги.

У пульті керування 12 розміщені масляний бак, гідронасос, пристрій керування гідравлікою та силовимірювальна головка.

Керування електродвигуном насоса відбувається кнопковою станцією 11.

Пристрій керування гідравлікою використовується для розподілу і регулювання подачі масла від гідронасоса до робочих органів преса. Ручки управління цим пристроєм розміщені зовні пульта й позначені табличками „Скид масла” – 13, „Регулятор швидкості” – 14, і „режим роботи” – 15.

Робочий хід преса відбувається при закритому вентилі 13 і відкритому вентилі 14. Щоб повернути плунжер 3 у початкове положення, закривають вентиль 14 й відкривають вентиль 13. Ручкою 15 встановлюється режим роботи преса – до 40т чи до 125т.

Для вимірювання зусилля, яке діє на зразок, у верхній частині пульта керування розміщена силовимірювальна головка типу СТ-2А, шкала 16 якої проградуйована в безрозмірних одиницях. Тому для визначення зусилля, відповідного показу шкали 16, використовується тарувальна таблиця, складена під час перевірки пресу за показами зразкового динамометра.