2 Экспериментальная часть

2.1 Перед испытанием замерить и записать в журнал испытаний основные размеры образца. Ознакомиться с устройством испытательной машины, диаграммного аппарата и силоизмерительного устройства.

2.2 Закрепить лабораторный образец в захваты испытательной машины, подготовить диаграммный аппарат и включить устройство нагружения образца (выполняет лаборант).

2.3 Наблюдая за стрелкой силоизмерителя, зафиксировать величины нагрузок текучести, максимальной и разрыва. Выполнить проверку явления наклепа путем разгрузки и последующего нагружения образца. Обратить внимание на образование "шейки" в процессе разрушения образца.

2.4 После выключения испытательной машины освободить образец из захватов, снять диаграмму растяжения с диаграммного аппарата.

2.5 Выполнить обработку результатов испытания: снять замеры образца после разрушения, перечертить первичную диаграмму растяжения и перестроить ее в координатах σ - ε, определить механические характеристики образца. Все результаты свести в журнал испытаний, сделав соответствующие выводы по испытуемому материалу (например, о соответствующей марке стали).

2.6 Журнал испытания составляется как показано ниже.

Лабораторный образец до и после испытания показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 - Образец до и после испытания

Образец имеет следующие размеры:

-диаметр образца d₀ = мм;

-начальная длина l₀ = мм;

-конечная длина lк = мм;

-рабочая длина l_р = мм;

-площадь сечения А₀ =π d² / 4 = мм²;

-объем рабочей части V = A₀ l_р = мм³;

-диаметр шейки d_ш = мм;

-площадь сечения в месте разрыва А_ш = π d²_ш / 4 = мм².

2.7 Результаты испытания

Вычерчивается первичная диаграмма растяжения образца (рисунок 7).

Рисунок 7 - Диаграмма растяжения образца (первичная)

Записываются силовые параметры нагружения, Н:

-нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности, F_пц;

-нагрузка, соответствующая пределу текучести, F_т;

-наибольшая нагрузка при испытании F_max;

-нагрузка в момент разрыва F_р.

Определяются характеристики прочности стали, МПа:

- предел пропорциональности σ_пц;

- предел текучести σ_т;

- предел прочности σ_в ,;

- напряжение в момент разрыва условное и истинное σ_р^у, σ_р^и .

Определяются деформационные параметры и вычерчивается диаграмма условных и истинных напряжений образца (рисунок 8).

Рисунок 8 - Диаграмма условных и истинных напряжений образца

Определяются характеристики пластичности стали, %:

- относительное удлинение при разрыве δ;

- относительное сужение при разрыве ψ.

Определяются энергетические характеристики стали:

-полная работа, затраченная на разрушение образца Р, Дж;

удельная работа, затраченная на разрушение образца р, Дж/м³.

Выводы.

3 Контрольные вопросы

3.1 С какой целью проводятся экспериментальные исследования материалов и конструкций? Сформулируйте основные цели испытания на растяжение материалов.

3.2 Какой формы и размеров используются образцы при испытании на растяжение?

3.3 Опишите устройство испытательной машины УММ - 5. Назовите ее основные характеристики.

3.4 Изобразите диаграмму растяжения малоуглеродистой стали. Покажите упругие, остаточные и полные абсолютные деформации при нагружении силой большей, чем F_ПЦ.

3.5 Как распределяются деформации по длине образца до и после появления шейки? При какой нагрузке появляется шейка?

3.6 Объясните, почему после образования шейки дальнейшее растяжение образца происходит при все уменьшающейся нагрузке?

3.7 Перечислите механические характеристики, определяемые в результате испытаний материала на растяжение. Назовите характеристики прочности и пластичности.

3.8 Дайте определение предела пропорциональности, предела упругости, предела текучести и предела прочности.

3.9 Как определить предел текучести материала при явном отсутствии площадки текучести?

3.10 Какие деформации называются упругими, какие остаточными? Как определяются остаточные деформации после разрушения образца?

3.11 Какое явление называется наклепом? Какие свойства материала при этом изменяются? До какой величины можно довести предел пропорциональности при наклепе?

3.12 Как определяется полная работа разрушения образца? О каком свойстве материала можно судить по удельной работе разрушения образца?

3.13 Чем отличается истинная диаграмма напряжений от условной?

3.14 Как определить модуль упругости 1-го рода материала по диаграмме напряжений?

3.15 Чем отличается хрупкий материал от пластичного? В чем преимущества пластичного материала перед хрупкими?

3.16 Как определить марку стали по результатам лабораторных испытаний?