Лошманов Механические свойства материалов 2012

Используя значение РТ на участке, где оно не зависит от рабочей длины образца, и уравнение Лапласа для тонкостенных оболочек, рассчитать предел текучести сплава трубки в окружном направлении.

4. Рассчитать среднее значение скорости деформации по форму-

ле:

где N – число этапов нагружения в области пластических деформаций.

Определить максимальное относительное отклонение скорости деформации от среднего значения:

Max . пл . плi

5. Построить диаграммы деформирования (для образцов, рабочая длина которых не влияет на предел текучести) в координатах

пл – , где – условное окружное напряжение, определяемое по

известному значению давления с использованием уравнения Лапласа для тонкостенной трубки. Сравнить полученные результаты.

2.4. Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать цель работы и заполненный протокол испытаний:

Материал трубки: __________

Наружный диаметр: Dнар=___мм, внутренний диаметр: dвн=___мм, длина: lобщ=60 мм, рабочая длина: lр=5; 7; 9; 11; 13; 20;

41

По значению РТ на участке, где оно не зависит от рабочей длины, определить предел текучести материала трубки в тангенциаль-

ном направлении: T ______ МПа.

Среднее значение скорости деформации: . пл ______ с-1. Максимальное относительное отклонение скорости деформации от

среднего значения: . пл ______ %.

2.5.Контрольные вопросы

1.Могут ли механические свойства материала трубки, полученные при динамических испытаниях, отличаться от свойств, определенных при статических испытаниях?

2.В чем состоит противоречивость требований к рабочей длине образца при импульсных испытаниях трубок внутренним давлением?

3.Какова особенность краевого эффекта при испытании трубок внутренним давлением? Какой должна быть длина образца?

4.Охарактеризуйте особенности квазистатических испытаний трубок внутренним импульсным давлением. Какие требования предъявляются к длине образца?

5.Опишите напряженное состояние трубки-образца при ее нагружении внутренним давлением.

6.Почему тензодатчики располагаются на расстоянии 800 мм от образца?

7.Из каких условий выбрана длина измерительной части динамометра 1500 мм?

8.Почему на графике Р(V2) наблюдается отклонение от линейной зависимости?

44

Часть 2. Экспериментальное определение предела текучести материала тонкостенной трубки

3. Экспериментальная часть

3.1. Проведение эксперимента

При определении предела текучести материала тонкостенной трубки используется та же схема эксперимента, что и в части 1 настоящей лабораторной работы (см. рис.3.2). В качестве наполнителя также используются техническое масло, парафин или жидкий металл, коэффициент Пуассона которых равен 0,5.

3.2.Образцы для исследований

Вработе применяются два типа образцов:

-стальная толстостенная трубка (Dнар=80 мм, dвн=8 мм, длина lобщ=60 мм) для определения зависимости развиваемого МИУ внутреннего давления p от квадрата напряжения разряда батареи конденсаторов V2. В диапазоне напряжений до 4кВ деформация трубки

упругая, что подтверждается и линейным характером зависимости p(V2), и неискаженным видом прошедшего через наполнитель трубки импульса, близкого по виду к синусоиде;

-тонкостенная трубка-образец (Dнар=9,1мм, dвн=7,73мм, lобщ=60мм) из сплава ZR-1%NB, используемая для определения предела текучести материала трубки в окружном направлении.

3.3.Порядок выполнения работы

1.Используя толстостенный стальной образец с наполнителем из парафина, экспериментально получить зависимость давления внутри трубки от квадрата напряжения заряда конденсаторов

МИУ. Испытания провести в интервале 2 3,6 кВ с шагом 0,2 кВ. 2. Провести аналогичный эксперимент на тонкостенной трубке.

После каждого шага нагружения производить измерения внешнего диаметра трубки в центральной ее части на инструментальном

45

микроскопе с точностью 0,001 мм. Определить давление начала текучести по точке отклонения зависимости р(V2) от линейной. Оно должно быть равным или достаточно близким максимальному дав-

лению при остаточной деформации D/D равной 0,2 (D и D диаметр трубки и его увеличение).

3.Сравнивая осциллограммы импульсов нагружения тонко- и толстостенной трубок, установить их сходство и различие при деформациях в упругой и пластических областях и объяснить их причину. Используя определенное из экспериментов значение давление начала текучести и уравнение Лапласа для тонкостенных оболочек, рассчитать предел текучести сплава трубки в окружном направлении.

4.На новом образце тонкостенной трубки провести эксперимент при напряжении заряда конденсаторов 4 кВ. Рассчитать препредел текучести и скорость деформации. Сравнить со значениями, полученными в предыдущих экспериментах.

5.Рассчитать скорости деформации тонкостенной трубки.

3.4. Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать:

цель работы и заполненный протокол испытаний. Протокол испытаний оформить по аналогии с частью 1 настоящей работы.

3.5. Контрольные вопросы

1.Что такое стержневая скорость звука?

2.Из каких частей состоит решение волнового уравнения?

3.Чему равно напряжение в упругой волне?

4.Объяснить понятие массовой скорости частиц стержня в упругой волне.

5.Чему равны деформация и напряжения в прямой и отраженной от свободного торца стержня волнах?

6.Чему равны деформация и напряжения в прямой и отраженной от жесткой заделки стержня волнах?

46

7.Опишите напряженное состояние образца-трубки при его нагружении внутренним давлением.

8.Почему тензодатчики располагаются на расстоянии 800мм от образца?

9.Из каких условий выбрана длина измерительной части динамометра в 1500 мм?

10.Назовите причины различия осциллограмм при деформировании тонко- и толстостенной трубок.

47

Список литературы

1.Степанов Г.В. Упругопластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок. Киев: Наукова Думка, 1979. 265 с.

2.Эпштейн Г.Н. Строение металлов, деформированных взрывом. М.: Металлургия, 1980. 256 с.

3.Астахов М.М., Кудрявцев О.Г., Логинов А.В., ЛошмановЛ.П., Троценко А.Е. Выбор образца для определения прочностных характеристик при различных скоростях растяжения// Заводская ла-

боратория. 1988. №5. 73-76 с.

4.Ионов В.Н., Селиванов В.В. Динамика разрушения деформируемого тела. М.: Машиностроение, 1987. 271 с.

5.3укас Дж.А., Николаст Т., Свифт Х.Ф. и др. Динамика уда-

ра./Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 296 с.

6.Майборода В.П., Кравчук А.С., Xолин Н. Л. Скоростное деформирование конструкционных материалов. М.: Машинострое-

ние, 1986. 261 с.

7.Алимов О.Д,, Манжосов В.К., Еремьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. М.: Наука, 1985. 357 с.

8.Калин А.А. Деформация и разрушение твердых тел в ударных волнах. М.: МИФИ, 1986. 51 с.

9.Виноградова М.В., Руденко О.В., Сухорукова А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979. 384 с.

10.Лошманов Л.П., Руднев В.Д.// Заводская лаборатория. 1996.

т.62. №1. С.52-53

11.Лошманов Л.П. Особенности ударных испытаний тонкостенных труб // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. №6. С. 45-47.

12.Дьелесан З., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов. М.: Наука, 1982. 424 с.

13.Астахов М.М., Гольцев В.Ю., Логинов А.В., Лошманов Л.П. Лабораторный практикум «Методы механических испытаний. Динамические испытания металлов». М.: МИФИ, 1989. 52 с.

48