Контрольные вопросы

1. Какие материалы называют пластичными, хрупкими и анизотропными?

2. Чем отличаются друг от друга диаграммы сжатия пластичных и хрупких материалов?

3. По какой формуле определяется допускаемое напряжение сжатия для хрупкого материала?

4. Проанализируйте характер разрушения чугунного образца. О чем он говорит?

5. От чего зависит прочность дерева?

6. По какой формуле определяется допускаемое напряжение сжатия для древесины?

Литература: [1, 2, 3, 5, 8, 9].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«Испытание конструкции на двойной срез»

Цель работы: определить предел прочности стали на срез и сравнить полученный результат с величиной предела прочности при растяжении.

Сведения из теории

Методика расчета деталей, работающих на срез, в значительной степени основана на теории чистого сдвига. Согласно этой теории, в случае чистого сдвига между пределом прочности материала на растяжение и пределом прочности на срез для малоуглеродистой стали существует соотношение:

, (4.1)

где К - коэффициент пропорциональности, К = 0,6 ÷0,8.

Прочность при срезе зависит не только от сопротивления материала сдвигу, но и тех дополнительных напряжений, которые неизбежно возникают при срезе от изгиба, сжатия и смятия. В связи с этим величина предела прочности при срезе имеет практическую ценность только в том случае, если нагружение образца будет близко к условиям работы детали на срез в реальных конструкциях.

На практике часто встречаются детали, работающие на срез одновременно по двум плоскостям (болты, заклепки, штифты, пальцы шарниров и т.д.). Для испытания на двойной срез образец помещается в приспособление, схема которого изображена на рисунке 4.1.

1 - захват разрывной машины, 2 - образец, 3 - приспособление

Рисунок 4.1 - Устройство для испытания материалов на срез

При приложении к захвату испытательной машины и приспособлению растягивающего усилия в образце возникают поперечные силы, противодействующие разрушению (срезу) образца по двум плоскостям. Общая площадь среза равна:

, (4.2)

где d - диаметр образца, мм.

При достижении максимального значения нагрузки образец разрушается. Напряжение в опасных сечениях образца при этом будет равно пределу прочности стали при деформации среза. Его величина определяется по формуле:

, (4.3)

где - - наибольшая поперечная сила, возникающая в сечениях в момент разрушения, Н.

Для определения предела прочности образца на растяжение используют экспериментальное соотношение между и твердостью по Бринеллю НВ одного и того же материала:

= 0,36 НВ. (4.4)

Твердость материала по методу Бринелля определяется следующим образом: стальной закаленный шарик диаметром D = 10 мм (рисунок 4.2) вдавливается в течение определенного времени (t=10с) в испытуемый образец под действием заданной нагрузки F = 30 кН и оставляет в нем отпечаток диаметром d. Число твердости определяется по формуле:

. (4.5)

Рисунок 4.2 - Схема определения твердости по методу Бринелля