5. Вычисляют масштаб диаграммы: линейкой измеряют максимальную высоту диаграммы, которая соответствует максимальной нагрузке Fu и определяют величину нагрузки на 1 мм высоты диаграммы (при испытании на ЛКСМ-1К данный пункт выполнять не требуется ввиду того, что оборудование позволяет сразу определять значение нагрузки в произвольной точке диаграммы).

6. Определяют нагрузку, соответствующую линейному участку диаграммы Fpr и площадке текучести Fyt.

7. Штангенциркулем измеряют длину образца после разрыва l и диаметр шейки d образца с точностью до 0,1 мм.

8. Вычисляют площадь поперечного сечения шейки А. 9. Определяют предел пропорциональности σpr = Fpr/А0.

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите механические характеристики материалов, определяемых при испытании на растяжение.

2.Назовите характеристики пластичности.

3.Как определяется размер образцов для испытаний?

4.Чем обусловлен выбор формы образцов для испытаний?

5.Как определяется физический предел текучести?

6.Как определяется условный предел текучести?

7.Как определяется предел прочности для пластичных и хрупких материалов?

12

8.Чем различается характер разрушения пластичных и хрупких материалов при растяжении?

7.Какие механические характеристики определяют для хрупких материалов?

8.По каким признакам материалы делятся на хрупкие и пластичные?

9.Почему полученная диаграмма называется условной?

10.Какие типы образцов используются при испытании на растяжение?

11.Как изменяется скорость деформирования в ходе эксперимента?

12.Сколько образцов необходимо испытать для определения марки стали?

13.Сколько групп механических характеристик материалов можно определить при испытаниях?

14.В каких расчетах используют физико-механическиеИ характеристики материалов? Д

Этот вид испытаний относ тся к простейшим и поэтому к наиболее распространенным. При испытании на сжатие используются ко-

роткие образцы в форме цилиндров (рис. 5,а в основном для металлов) или кубиков (рис. 5,б для бетона, древесины и т.п.), иногда параллелепипедов. При большой высоте образца его сжатие обычно сопровождается искривлением, что искажает результаты испытаний.

Испытания производят на специальных прессах. По мере роста сжимающей силы продольный размер образца уменьшается, поперечные – увеличиваются. Поведение и свойства материала характеризуются диаграммой сжатия (рис. 6).

Пластичные и хрупкие материалы при сжатии ведут себя поразному.

Диаграмма сжатия малоуглеродистой стали (пластичного материала) показана на рис. 6,а. На ней, как и при растяжении, обнаружи-

13

вается прямолинейный начальный участок, площадка текучести и участок упрочнения. Довести образец до разрушения и, следовательно, найти предел прочности при сжатии не удается из-за роста поперечных размеров образца. Цилиндр сминается в диск. Вследствие трения между плитами пресса и образцом он принимает бочкообразную форму.

Пределы пропорциональности и пределы текучести при растяжении и сжатии близки. Близки и очертания диаграмм, включая значительную часть участков упрочнения. Обычно считают, что малоуглеродистая сталь одинаково сопротивляется растяжению и сжатию.

Иначе ведут себя образцы из хрупких материалов, например каменные материалы, древесина, чугун (рис. 6,б). Диаграммы сжатия их

ловий испытания (рис. 7). Так, чугунный образец скалывается по плоскости, наклоненной к оси под углом, близким к 45°. Это дает ос-

Рис. 6. Диаграммы сжатия:

а – пластичный материал; б – хрупкий материал

14

Рис. 7. Образцы для испытание на сжатие:

а– образец до испытания;

б– образец их пластичного материала после испытания;

в– образец их хрупкого материала после испытания

Алгоритм выполнения работы

хрупкого материала σu = F u /А0.

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите механические характеристики материалов, определяемых при испытании на сжатие.

2.Как определяется размер образцов для испытаний?

15

3.Какие типы образцов используются при испытании на сжатие?

4.Как отличаются пределы текучести пластичных материалов (стали) при сжатии и растяжении?

5.Чем обусловлен выбор формы образцов для испытаний?

6.Чем отличается диаграмма сжатия хрупкого материала от пластичного?

7.Что происходит при сжатии с образцом из хрупкого материала?

8.Что происходит при сжатии с образцом из пластичного материала?

9.Как определить предел прочности при сжатии для пластичного материала?

10.Какой материал (хрупкий или пластичный) предпочтительнее использовать в элементах, работающих на сжатие?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТАИ№ 3 Испытание на сжатие анизотропногоД материала

Оборудование: испытательнаябАмашина ГРМ-1 (ЛКСМ-1К).

Цель работы: изучить процесс сжатия анизотропных материа-

лов. Определение коэффициента анизотропии.

Краткие теоретические сведения.

Анизотропные иматериалы – это материалы, свойства которых зависят от направлен я.

Самыми распространеннымиС анизотропными материалами являются древесина, фанера, стеклопластики и железобетон.

Кроме анизотропных материалов бывают еще и изотропные материалы, т.е. свойства которых не зависят от направления. К таким материалам относят сталь, природные и искусственные каменные материалы.

Анизотропные материалы неодинаково ведут себя при нагружении в различных плоскостях. Для исследования анизотропии обычно используют образцы из древесины, которые испытывают на сжатие.

При испытании древесины на сжатие используются короткие образцы в форме кубиков.

Испытания производят на специальных прессах. По мере роста сжимающей силы продольный размер образца уменьшается, поперечные – увеличиваются. Поведение и свойства материала характеризуются диаграммой сжатия (рис. 8).

16

Кроме диаграммы сжатия анизотропные материалы характеризуются коэффициентом анизотропии, вычисляемый по формуле

где σ0 – предел прочности при нагружении вдоль волокон;

σ90 – предел прочности при нагружении поперек волокон. Коэффициент анизотропии показывает, во сколько раз прочность

материала в одном направлении больше (или меньше), чем в другом направлении.

а

3. Образцы из древесины устанавливают в ГРМ-1 (ЛКСМ-1К), чтобы сила действовала вдоль волокон, и производят нагружение со скоростью 0,5 мм/сек до разрушения. Затем устанавливают идентичный образец так, чтобы сила действовала поперек волокон, и производят повторное нагружение до разрушения.

4. Со шкалы снимают показания максимальных нагрузок Fu0 (при наружении вдоль волокон) и Fu90 (при наружении поперек волокон) и наносят ее на диаграммы сжатия образцов, которые строятся самописцем ГРМ-1 (ЛКСМ-1К).

5. Вычисляют масштаб диаграмм: линейкой измеряют максимальную высоту диаграммы, которая соответствует максимальной нагрузке Fu и определяют величину нагрузки на 1 мм высоты

17