Проведение опыта и обработка результатов

Эксперименты проводятся на разрывной машине МР- 50. Для испытания на растяжение применяются круглые образцы из пластичного и хрупкого материалов.

Для проведения опыта требуется:

1.Замерить диаметр образца d₀ (с точностью не менее 0,01 мм) и отметить расчетную длину l₀ (с точностью не менее 0,02мм)

2. Вставить образец в захваты и включить машину.

3. Нагружать образец, фиксируя текущие и характерные точки зависимости Р(1), до момента разрушения.

4. После разрушения образца выключить машину, вынуть разрушенный образец.

5. Соединив часть разрушенного образца, замерить конечную длину l_k и диаметр шейки d_ш.

6. После построения зависимостей р (1) и  () определить величины предела пропорциональности _пц , предела текучести _т и предела прочности _в.

7. Вычислить величину работы А по диаграмме растяжения.

8. Вычислить значение характеристик пластичности  и  .

9. Определить удельную работу деформации а.

10. Имея характеристики материала, идентифицировать по справочнику марку материала образца.

11. В отчете по лабораторной работе требуется также дать определения основным механическим свойствам, механическим характеристикам прочности, пластичности и т.п.

Контрольные вопросы

1.. Цель проведения испытания на растяжение

2. Какие образцы используются при испытаниях? 3. Дать определение понятию "прочность".

4. Дать определение понятию "пластичность".

5. Дать определение понятию "упругость".

6. Какие характерные стадии проходит пластичный материал в процессе испытания на растяжение?

7. Какие механические характеристики определяют прочностные свойства материалов?

8. Какие механические характеристики определяют пластические свойства материалов?

9. Что называют пределом пропорциональности?

10. Что называют пределом упругости?

11. Что называют пределом текучести?

12. Что называют пределом прочности?

13. Что такое условный предел текучести и как он определяется?

14. Что характеризует собой удельная работа деформации?

15. В чем состоят основные различия диаграмм растяжения для хрупких и пластичных материалов?

16. Какое явление называется наклепом?

17. Какие механические характеристики и каким образом меняются при наклепе?

18. Каким образом можно избавиться от наклепа?

19. Как могут быть найдены перемещения и деформации при растяжении? Дать характеристику напряженного состояния при растяжении.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

Испытание на сжатие

Цель работы: Сравнительное изучение свойств пластичных и хрупких материалов при испытании на сжатие.

Задача работы:

1.Выяснить причины различного характера разрушения малопластичных, хрупких и анизотропных материалов.

Малопластичные и хрупкие материалы. Основные понятия

Определение механических свойств при сжатии производится для малопластичных материалов (например: чугун, инструментальная сталь, керамика) при определении расчетных характеристик материалов деталей или узлов, работающих на сжатие. Некоторые вязкие материалы (например, баббиты) также подвергаются испытанию на сжатие.

Значения механических характеристик, получаемых при испытании на сжатие, имеют условный характер вследствие некоторых особенностей такого испытания, а именно:

трудность приложения сжимающей нагрузки строго по оси испытуемого образца. Сила, приложенная не по оси, вызывает неравномерность распределения напряжений по поперечному сечению и стремление к перекосу и искривлению образца. Чем длиннее образец, тем больше может быть искривление; невозможность устранения трения по торцам образца, что приводит к возникновению неоднородного наряженного состояния, которое затруднительно определить расчетом. Чем короче образец, тем больше это влияние. Фактически короткие образцы разрушаются в условиях сложного напряженного состояния, а не одноосного сжатия. Следовательно, эти испытания дать достоверных данных не могут, их результаты годны лишь для сравнительной оценки.

Для сравнения результатов испытаний используют образцы стандартных форм и размеров. При испытании стали и чугуна применяют цилиндрические образцы с отношением длины к диаметру

1 l/d  3.

При испытании бетона, цемента, дерева часто берутся образцы кубической формы. Это еще больше подчеркивает условность испытаний, т.к. измерение деформации надлежит производить на базе, концы которой удалены от торцов на расстояние порядка поперечного линейного размера. На этой базе, как установлено, возникают однородные сжимающие напряжения и соответствующие им укорочения. Поэтому для определения механических характеристик при сжатии (модуля упругости, предела пропорциональности, предела текучести) приметем сравнительно длинные образцы. Хрупкие и пластичные материалы ведут себя при сжатии различным образом. Примерный в ид диаграммы для пластичных материалов показан на рис. 2.1

б

Рис.2.1.

а - для малоуглеродистой стали;

б - для алюминия

Начальный участок ОА диаграммы сжатия малоуглеродистых сталей имеет вид, подобный диаграмме растяжения. Это участок упругой деформации. За т. А диаграммы деформации начинают расти быстрее нагрузки, вплоть до появления текучести. Однако площадка текучести часто отсутствует.

На участке СD диаграммы рост деформаций отстает от роста усилий. Это обеспечивается тем, что при укорочении образец сплющивается, площадь его сечения увеличивается и дальнейшая деформация требует все большего возрастания нагрузки.

Трение по торцам образца затрудняет поперечные деформации торцов и образец принимает бочкообразную форму (рис.2.2).

Рис.2.2. Изменение формы при Рис.2.3.Сема сжатия образца с

сжатии образца из пластического конусными углублениями.

материала.

Для уменьшения влияния трения по торцам образца их смазывают или плоские поверхности торцов заменяют поверхностями входящего конуса (Рис. 2.3). Образующая этого конуса должна составлять с плоскостью торца угол , равный углу трения между плитой пресса и торцом образца. С ростом нагрузки образец из пластичного материала может быть расплющен без следов разрушения (Рис.2.2). Таким образом, предел прочности при сжатии для пластичных материалов опытным путем определить не удается.

Примерный вид диаграммы сжатия для хрупких материалов показан на

Рис.2.4.

а - для чугуна;

б - для дюралюминия

Хрупкие материалы, в отличие от пластичных, разрушаются от сжатия и поэтому этот вид испытаний широко применяется для определений механиче­ских характеристик хрупких материалов.

Характер диаграммы сжатия хрупкого материала (рис.2.4) аналогичен диаграмме растяжения: сначала диаграмма почти линейна, но постепенно искривляется стоя, обрываясь в момент разрушения образца. Разрушение образца происходит внезапно с появлением наклонных трещин, расположенных к оси под углом, близком к 45°, т.е. примерно по площадкам наибольших касательных напряжений. В результате испытания может быть определен только предел прочности, который значительно выше соответствующего предела прочности при растяжении.

Рис. 2.5. Разрушение чугунного образца при сжатии