8.3 Материалы, оборудование и принадлежности
Для выполнения работы необходимы: испытательные образцы в количестве не менее 6 шт, штангенциркуль, испытательная машина МУІ- 6000 для измерения усталости, твердомер ТШ.
8.4 Ход работы
1. Ознакомиться со строением испытательной машины МУІ- 6000 для измерения усталости. Зарисовать схему нагрузки.
2. Зная величину пределы прочности (по справочнику) ориентировочно оценить ожидаемый предел выносливости из выражения σор-1 = 0,6σв.
3. Первый образец установить в испытательную машину для измерения уста-лости при напряжении σ-1 = 0,6σв. Рассчитать необходимую нагрузку Р1 испыта-тельной машины для получения в испытанном образце напряжения, равного σ.
В соответствии со схемой загрузки (чистый изгиб) напряжения в образце равняется:
,
откуда
,
(8.1)
где: Мизг – момент изгиба, который вызывает в образце напряжение;
W - момент сопротивления образца;
l - расстояние от точки приложения нагрузки к образцу до опоры, для машины МУІ- 6000 l = 100 мм;
d - диаметр образца, мм;
Р – нагрузка (обусловлено массой гир, подвешенных на погрузочную площадку машины), которая вызывает в испытанном образце напряжение
равное σ.
Если напряжение σ выражено в мегапаскалях, а диаметр образца и расстояние l - в миллиметрах, то сила выражается в ньютонах. Приняв σ = σор-1 и, измерив диаметр образца d, подсчитать за формулой (8.1) нужную нагрузку, которая при данной схеме нагрузки вызывает в образце напряжение, равное σор-1.
4. Установить необходимую нагрузку на испытательной машине, запустить двигатель испытательной машины, предварительно проверив надежность крепления образца. Зафиксировать время запуска машины.
5. Наблюдать за процессом испытание образца до его разрушения. Зафиксировать время разрушения, установить длительность работы образца τ1, выразив ее в секундах. Вычислить число циклов работы образца до разрушения по формуле
N1 = τ1w (8.2)
где w - угловая скорость обращения образца, w = 300 c-1.
6. Второй образец установить в испытательную машину на напряжение
σ2 = (σ-1 - 40) МПа. Нагрузку, которая в образце вызывает напряжение σ2 которое равняется σ, рассчитать по формуле (8.1), приняв σ = σ2. Провести испытание до разрушения, определить по формуле (8.2) длительность работы образца τ 2 и число циклов N2 до разрушения. Каждый следующий образец испытать при напряжении, которое все время снижается, до определения такого напряжения, под действием которого образец выдержит без разрушения базовое число циклов. Испытание прекратить, когда разница между напряжением, которое вызывает разрушение, и напряжением, при котором образец не разрушится, составит величину не более 10 МПа.
7. Записать марку стали образцов, которые испытывали, и химический состав.
8.5 Обработка экспериментальных данных
1. Результаты испытаний на усталость занести в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Фиксация образцов |
Рабочее напряжение (σ1, σ2 и т. д.), МПа |
Число циклов работы образца при данном напряжении |
Результат испытания (разрушение или неразрушение) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. По данным табл.8.1 построить график: по оси ординат в пропорциональном масштабе отложить напряжения, при которых испытывались образцы (σ1, σ2, σ3, σ4 и т. д.), по оси абсцисс - логарифм соответствующего числа циклов работы образцов(lqN1, lqN2 и так далее). Эти точки соединить наклонной прямой линией. Между точкой, которая характеризует наименьшее напряжение, при котором образец разрушился, и точкой, которая характеризует наибольшее напряжение, при котором образец не разрушился, провести горизонтальную черту к пересеканию с раньше проведенной наклонной чертой. Полученный график в виде наклонной и горизонтальной линий представляет кривую усталости. Напряжение, которое отвечает горизонтальной линии, определяет искомый предел выносливости, а наклонная линия отвечает зоне ограниченной долговечности. 8.6 Содержание отчета Отчет должен содержать: название работы и его цель, короткие теоретические сведения, ход работы, эскиз испытанного образца, марку стали и ее химический состав, схему нагрузки образца в испытательной машине, а также следующие экспериментальные данные: результаты испытания в виде табл.25.1, расчеты по определению нагрузки на машину, кривую усталости в полулогарифмических координатах, числовое значение определенного предела выносливости, эскиз излома одного образца в круге диаметром 40 мм с указанием зоны развития трещины и зоны хрупкого разрушения.