-- 12 -- - 3 -

Брянская Государственная инженерно-технологическая академия

Кафедра сопротивления материалов и строительной механики

Утверждены научно-методи­ческим советом академии.

Протокол № .

от “ ” “ ” 200 г.

Сопротивление материалов

М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я

к выполнению лабораторной работы № 2 «Испытание на сжатие образцов из различных материалов» для студентов всех специальностей

Брянск 2008

Составители: доцент, к.т.н. В.М. Захаров

доцент, к.т.н. Н.К. Миленин

доцент, к.т.н. А.В. Григорьева

Рецензент: доцент, к.т.н., зав. кафедрой СК БГИТА С.Г. Парфенов

Рекомендованы учебно-методической комиссией строительного факультета

Протокол № от .

В В Е Д Е Н И Е

В методических указаниях к выполнению лабораторной работы № 2 «Испытание на сжатие образцов из различных материалов» указывается цель работы, приводятся характеристики испытуемых образцов и дается методика проведения испытаний. Для лучшего усвоения материала по теме «Растяжение-сжатие» приводятся основные теоретические положения, позволяющие квалифицированно провести испытания и проанализировать полученные результаты.

Завершаются методические указания перечнем возможных вопросов при защите отчета по этой лабораторной работе.

1. Цель работы

Изучить свойства и характер поведения пластичных и хрупких, изотропных и анизотропных материалов при испытаниях на сжатие.

2. Оборудование, приборы и инструменты

Испытательная машина - УММ-5.

Штангенциркуль.

3. Характеристика образцов

а) б)

Рисунок 1. Вид образцов для испытания на сжатие.

Исходя из поставленной цели нужно испытать на сжатие образцы из следующих материалов:

1) малоуглеродистая сталь, медь, алюминий и др. - пластичные изотропные материалы;

2) чугун, кирпич, бетон и др. -хрупкие изотропные материалы;

3) древесина - анизотропный материал.

Образцы из анизотропного материала следует испытывать в двух или трех направлениях (в зависимости от характера анизотропии).

Образцы для испытания на сжатие изготавливаются:

а) в виде круглых цилиндриков ( рисунок 1а ) - из металлов и их сплавов;

б) в виде кубиков ( рисунок 1б ) - из древесины, кирпича, бетона и других аналогичных материалов.

4. Основные теоретические положения

Пластичные материалы на растяжение и на сжатие работают примерно одинаково и основным видом испытания для них является испытание на растяжение, а испытание на сжатие носит вспомогательный характер.

Хрупкие материалы (чугун, кирпич, раствор, бетон и др.) на сжатие работают значительно лучше, чем на растяжение (к при-

меру у бетона предел прочности на сжатие раз в 10 больше предела прочности на растяжение). В силу чего хрупкие материалы применяются в основном в сжатых элементах конструкций, поэтому основным видом испытаний хрупких материалов является испытание на сжатие.

Результаты испытаний на сжатие зависят от условий проведения эксперимента. Практически очень трудно добиться приложения сжимающей силы точно по оси образца. Поэтому образец будет не только сжиматься, но и изгибаться. Чем длиннее образец, тем больше влияние изгиба (попробуйте сжать длинный и тонкий прутик). Для уменьшения влияния изгиба рекомендуется применять образцы, длина которых не более чем в два раза превышает их поперечные размеры. Применение слишком коротких образцов тоже нежелательно. При сжатии образца продольные размеры уменьшаются, а поперечные увеличиваются (по закону Пуассона). Вследствие трения между торцами образца и опорными плитами машины увеличение поперечных размеров на середине и по краям образца неодинаковы ( по краям меньше ) и образец принимает бочкообразную форму, что у образцов из пластичных материалов видно невооруженным глазом. Появлениe сил трения изменяет вид напряженного состояния и увеличивает сопротивление образца. Чем короче образец, тем сильнее влияние сил трения. Поэтому рекомендуется применять образцы, длина которых не меньше поперечных размеров. Уменьшить трение можно обработкой торцов парафином или графитовой смазкой. При центральном сжатии образца в его поперечных сечениях возникают нормальные напряжения, которые определяются также, как и при растяжении:  = P / F₀, где: F₀ - первоначальная площадь поперечного сечения образца.

При испытаниях на сжатие получают диаграмму сжатия в координатах P - ℓ и определяют обычно две механические характеристики материала:

1) предел пропорциональности (_пц= P_пц / F₀) - для пластичных

материалов;

2) предел прочности (_в= P_в / F₀) - для хрупких материалов,