Оборудование и материалы

Испытания образцов на растяжение проводятся на разрывной машине Р-5. Машина работает следующим образом: образец устанавливается в захваты, один из которых неподвижный, а другой получает поступательное перемещение от привода машины. Усилие на образце измеряется рычажным силоизмерителем с отсчетом по шкале. Машина имеет диаграммный аппарат, автоматически записывающий график зависимости между усилиями и деформациями образца. Абсолютная деформация образца измеряется счетчиком деформаций или индикатором часового типа. Управление работой машины производится с помощью кнопок управления.

Геометрические размеры образца измеряют штангенциркулем или микрометром. Для испытания на растяжение используют цилиндрические образцы (рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 - Стальной образец для испытаний на растяжение

В цилиндрических образцах должно быть выдержано соотношение между расчетной длиной ℓ и диаметром d: для длинных образцов ℓ=10d, для коротких ℓ=5d. В качестве основных применяют образцы с диаметром d=10мм, при этом рабочая длина ℓ = 100 мм. Допускается применение образцов других диаметров при условии, что рабочая длина их ℓ = 10d или ℓ=5d. Такие образцы называются пропорциональными.

Порядок проведения испытаний

Перед испытанием образцы тщательно измеряют штангенциркулем или микрометром следующим образом: диаметр d измеряют с точностью до 0,05мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях в трех местах по длине рабочей части. Затем вычисляют площадь поперечного сечения образца А по наименьшему из полученных размеров с точностью до 0,5%. На поверхности образца наносят керном риски и измеряют расстояние между ними - расчетную длину образца ℓ с точностью до 0,1мм. Далее закрепляют образец в захватах машины, устанавливая на «0» индикатор часового типа, предназначенный для регистрации деформации.

Величину максимальной допускаемой нагрузки для данных испытаний определяют по формуле:

.

Начальное нагружение образца производится силой F =2000 Н, чтобы выбрать вес люфты в захватах и шарнирах машины. Эту нагрузку и соответствующую ей деформацию принимают за нулевой отсчет.

Образец в пределах зоны упругости нагружается равными ступенями на величину ∆F = 2000 Н. Значение силы F и соответствующее значение абсолютного удлинения Δℓ записываются в таблицу экспериментальных данных (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Экспериментальные данные

Нагрузка F, Н	Абсолютная продольная деформация Δℓ, мм	Модуль продольной упругости Е, Н/мм2
2000	0,0026	1,96 х 10^5
4000	0,0050	2,03 х 10^5
6000	0,0078	1,96 х 10^5
8000	0,0110	1,88 х 10^5
10000	0,0133	1,80 х 10^5
12000	0,0156	1, 97 х 10^5
14000	0,0173	2,06 х 10^5

Обработка результатов эксперимента

По полученным данным производится обработка результатов испытания. Модуль продольной упругости на каждой ступени нагружения определяется по формуле (1.5). Значение модуля упругости для данного материала вычисляется, как среднеарифметическое значение модулей, определенных на каждой ступени нагружения. По соответствующим значениям F и удлинения Δℓ строится экспериментальная диаграмма растяжения в упругой зоне.

Выводы

В выводах по работе необходимо обосновать: соблюдается ли прямая зависимость между удлинениями и нагрузками в пределах упругости. Для этого следует проанализировать диаграмму растяжения и установить, справедлив ли закон Гука для данного материала. Далее необходимо сравнить величину модуля продольной упругости для материала образца Е_ср, полученную в результате экспериментальных испытаний, с известным (табличным) значением для данного материала.

Контрольные вопросы

1. Формулировка закона Гука.

2. Физическое определение механического напряжения.

3. Определение внутренних сил и напряжения при растяжении.

4. Модуль продольной упругости. От чего он зависит?

5. Вид диаграммы растяжения в пределах упругости.

6. Определение величины абсолютной деформации образца при растяжении.

7. Определение величины относительной продольной деформации.

8. Формула для определения модуля продольной упругости.