СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие……………………………………………………………….4

Требования по технике безопасности……………………………………5

Лабораторная работа №1. Статические испытания на растяжение

образца из малоуглеродистой стали…………………………………….6

Лабораторная работа №2. Статические испытания материалов на

сжатие…………………………………………………………………….17

Лабораторная работа №3. Измерение твердости металлов…………27

Лабораторная работа №4. Кручение стального стержня

круглого поперечного сечения в пределах упругих деформаций…….39

Лабораторная работа №5. Растяжение стального образца

в пределах упругих деформаций……………………………………….48

Лабораторная работа №6. Косой изгиб………………………………57

Лабораторная работа №7. Определение линейных и угловых

перемещений поперечных сечений статически определимой

балки при изгибе…………………………………………………………65

Библиографический список……………………………………………...72

Приложения………………………………………………………………73

Предисловие

Издание настоящего учебного пособия обусловлено дальнейшим совершенствованием и обновлением лабораторно-технической базы кафедры теоретической механики и сопротивления материалов, оснащением новыми лабораторными установками, современной тензометрической аппаратурой.

Сборник лабораторных работ по сопротивлению материалов состоит из двух частей.

В первой части содержатся лабораторные работы, которые проводятся студентами тех специальностей, учебными планами для которых предусмотрено изучение дисциплины «Сопротивление материалов» в одном семестре. Для студентов специальностей, изучающих дисциплину «Сопротивление материалов» в двух семестрах, лабораторные работы из первой части сборника проводятся в первом из двух семестров.

В кратких теоретических сведениях по каждой работе студентам предоставляются необходимые сведения о современных методах изучения механических свойств материалов. В работах приводятся описания и схемы используемых машин, установок, измерительной аппаратуры в объеме, достаточном для понимания принципов их устройства и действия. Приводятся методики выполнения работ и обработки результатов экспериментов, а также контрольные вопросы для студентов – исполнителей.

Требования по технике безопасности

1. Общие требования:

• во время нахождения в специализированных лабораториях соблюдать организованность и порядок, обеспечивающие личную безопасность и безопасность окружающих;

• запрещается самостоятельно (без преподавателя или учебного мастера) подходить к машинам и установкам, не используемым в данной лабораторной работе;

• категорически запрещается самовольное включение и выключение оборудования без преподавателя или учебного мастера;

• необходимо соблюдать осторожность при работе с измерительным инструментом;

• запрещается приступать к выполнению лабораторной работы без вводного инструктажа преподавателя по порядку проведения работы и обеспечению техники безопасности.

2. Требования при работе на разрывных машинах и прессах:

• во время проведения испытаний необходимо находиться не ближе одного метра от испытательной машины;

• запрещается трогать части машины, и испытуемый образец , а также помещать руки в рабочую зону;

• съем образца после испытания производится под руководством преподавателя или учебного мастера только после остановки и полного выключения машины;

• при работе с обломками образцов (ввиду наличия на них острых кромок) необходимо соблюдать осторожность.

Лабораторная работа №1 статические испытания на растяжение образца из малоуглеродистой стали

цель работы: изучение поведения пластичного материала при растяжении

до разрушения; определение значения основных характеристик прочности и пластичности материала.

Краткие теоретические сведения

Испытание на растяжение при одноосном напряженном состоянии, при котором нагрузка равномерно распределена по всему сечению образца, дает возможность получить ряд важных механических характеристик материала, позволяющих судить о его прочности и пластичности.

Поэтому наиболее распространенным видом испытаний материалов является испытание на растяжение статической нагрузкой. Так как результаты испытаний зависят от формы образца, скорости его деформирования, температуры при испытании и т.д., то эксперименты должны проводиться в условиях, предусмотренных ГОСТ 1497–84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение». Для испытания на растяжение изготавливают образцы. Применяются как цилиндрические образцы диаметром 3 мм и более, так и плоские (обычно для испытаний листовых материалов) толщиной 0,5 мм и более. На рис. 1.1а приведен эскиз цилиндрического образца, на рис 1.1б – плоского.

Образцы состоят из рабочего участка 1, переходных 2 и головок 3, предназначенных для закрепления в захватах разрывной машины (их форма зависит от типа машины). Переходные участки 2 служат для уменьшения концентрации напряжений. На рабочем участке выделяется рисками или кернением отрезок l₀, называемый начальной расчетной длиной образца. Начальная расчетная длина составляет для коротких образцов и для длинных, где А₀ – начальная площадь поперечного сечения образца, мм².

При испытании цилиндрических образцов в качестве основных применяют образцы диаметром d₀ = 10 мм.

Испытания проводят на специальных разрывных машинах. В лаборатории сопротивления материалов КГТУ для этих целей используется разрывная машина Р-5 с максимальным усилием 50 кН, схема которой приведена на рис. 1.2.

Рис.1.2. Схема разрывной машины Р-5

Исследуемый образец закрепляется в захватах 5. Электродвигатель постоянного тока через редуктор вращает ходовые винты 1, что приводит к перемещению подвижной каретки 2 и удлинению образца. Растягивающая образец сила посредством рычага 3 и системы тяг воздействует на грузовой маятник 4. Отклонение маятника приводит к изменению положения стрелки динамометра 7 и перемещению пера 10 вдоль барабана 8 с бумагой. Барабан 8 приводится во вращение через редуктор 9 от ходовых винтов 1. Таким образом, при работе машины на бумаге остается след от пера — диаграмма растяжения, т.е. зависимость между растягивающей образец силой F и удлинением образца l.

На рис.1.3 приведен типичный вид диаграммы растяжения образца из малоуглеродистой стали.

Рис.1.3. Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Данная диаграмма типична для большинства пластичных материалов, и на ней можно выделить ряд характерных участков и точек. На участке OA сила, растягивающая образец, прямо пропорциональна его удлинению, т.е. соблюдается закон Гука:

,

(1.1)

где E — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств испытуемого материала, называемый модулем упругости первого рода, модулем продольной упругости, или модулем Юнга. Эта величина для малоуглеродистой стали равна 210 ГПа.

О прочности судят по величине напряжений в сечении.