Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Техническая механика. Лабораторный практикум
.pdf
величины ударной вязкости, определенные на различных копрах,
могут отличаться друг от друга на 10...30%. Потери для каждого
экземпляракопраизвестны.
ИспытанияпроводятсядляметалловсогласноГОСТ9454–84;для
пластмасс–согласноГОСТ4647–84.
Металлы испытываются на копрах с предельной энергией
маятника до 300 Дж и скоростью в пределах от 4 до 7 м/с,
пластмассы–до5Н⋅ми(3,5±0,5)м/ссоответственно.
Описание установки для испытаний. Испытание на ударную
вязкость проводится на маятниковом копре ХР-05, схема которого
показана на рисунке 3.2. Копер состоитиз массивного основания1
с двумя вертикальными стойками 2. К верхней части этих стоек на
горизонтальной оси подвешен маятник 3, представляющий собой
плоский стальной диск с вырезом. Кроме того, на оси маятника
установлена стрелка 4, напротив которой к стойке 2 прикреплена
шкала 5 для отсчета затрат энергии на разрушение образца. Для
фиксациимаятника в исходном верхнем положениипредусмотрена
защелка6.
3
5
4
G
6
1
h
7
2
h
2
G
8
1
Рисунок3.2–Схемамаятниковогокопра
Настойках2предусмотреныопоры7дляустановкиобразцов8из
испытуемогоматериала. Расстояние между опорами 7 регулируется
в пределах от 40 до 70 мм. Для образцов толщиной 5 мм и менее,
расстояниемеждуопорами7принимают(40±0,2)мм,адляобразцов
толщинойболее5мм–(70±0,2)мм.
При проведении испытаний маятник 3 поднимают вверх и
фиксируют защелкой 6. Стрелку 4 устанавливают на нуль, а на
опоры7помещаютиспытуемыйобразец8.Затем,повернувзащелку
6, отпускают маятник 3, который при своем падении разрушит
образец и двигаясь далее, переместит стрелку 4 по шкале 5, на
41
которойсчитываютвеличинуэнергии,сохраненноймаятникомпосле
разрушенияобразца.Образецустанавливаютнанижнихопорахкопра
симметричноотносительноопор итак,чтобынадрезбылобращенв
сторону,противоположнуюнаправлениюудара.
Образцы для испытаний на ударную вязкость изготавливают
механической обработкой из листов, плит или стержней, а также
прессованием, или литьем под давлением. При испытании листовых
и слоистых материалов толщиной менее 10 мм ширину поперечного
сечения образцов принимают равной толщине этих листов. На
образцах следует указать направление, соответствующеедлине листа
илиплиты,изкоторыхизготовленыэтиобразцы,таккакмеханические
свойствапластмассвразличныхнаправленияхнеодинаковы.
При динамических испытаниях закон подобия не действует.
Поэтомуздесьнеобходимажесткаяунификацияразмеровобразцови
условийпроведенияиспытания.
Образцы, изготовленные литьем под давлением, в соответствии
с ГОСТ 4647–84 имеют размеры поперечного сечения (6 ± 0,2) ×
× (4±0,2)ммидлину–(55±1)мм.
Поверхностьобразцовдолжнабытьгладкой,ровной,безтрещин,
сколов,вздутийираковин.
Форманадрезастандартныхобразцов можетбытьв видеU,V,T
(рисунки3.3,3.4).
Рисунок3.3–ОбразецсU-образнымнадрезом
дляиспытанийнаударныйизгиб
В образцах Шарпи U-образный надрез наносится посередине
длины.Онимеетширинуиглубину2ммирадиусзакругления1мм.
Образцы с V-образным концентратором имеют те же габариты и
отличаются только геометрией надреза. V-образный выполняется
с углом при вершине 45° и радиусом закругления 0,25 мм. Третий
42
тип образцов, предусмотренный ГОСТ 9454–78, имеет Т-образный
концентратор(надрезсусталостнойтрещиной).
Образцы с V-образным концентратором (образцы Менаже)
являются основными и используются при контроле металлических
материаловдляответственныхконструкций(летательныхаппаратов,
транспортных средств и т.д.). Образцы Шарпи с U-образным
надрезом рекомендуется применять при выборе и приемочном
контроле металлов и сплавов до установления норм на образцы
с V-образным концентратором. Образцы с надрезом и трещиной
предназначены для испытания материалов, работающих в особо
ответственныхконструкциях,где сопротивлениеразвитиютрещины
имеетпервостепенноезначение.
В соответствии с этим при записи ударной вязкости (KС) в ее
обозначениевводитсятретьябуква,указывающаявиднадреза–KCU,
KCV,KCT.
Параметром KCV оценивается пригодность материалов для
сосудовдавления,трубопроводовидругихконструкцийповышенной
надежности.ПараметрKCTхарактеризуетработуразвитиятрещины
при ударном изгибе и оценивает способность материала тормозить
начавшееся разрушение. Он учитывается при выборе металлов
и сплавов для конструкций особо ответственного назначения
(летательныеаппараты,роторытурбинит.п.).
а б
а–образцыизпластмасс;б–образцыизметаллов
Рисунок3.4–Схемаустановкиобразцов
Ударные испытания, как и статические, можно проводить
при отрицательных и повышенных температурах. Методика этих
испытаний регламентирована стандартами. По ГОСТ 9454–78
динамический изгиб при отрицательных температурах производят
43
с использованием тех же образцов, что и при комнатной. Образец
выдерживаютвжидкомхладагентенеменее15минпритемпературе
на2...6 °Снижезаданной,затемвынимаютизванны,устанавливают
накоперинемедленноиспытывают.
Аналогичная методика используется при высокотемпературных
испытаниях (ГОСТ 9454–78). Предварительный нагрев образцов
рекомендуется вести в муфельных печах, при необходимости в
нейтральной атмосфере, перегревая образец относительно заданной
температурена 3...50 °Свзависимостиотееабсолютнойвеличины.
При этом время установки образца с момента выемки из печи до
ударамаятникадолжнобытьнебольше3...5с.
Для обозначения ударной вязкости при пониженной или
повышенной температурах используется цифровой индекс,
соответствующийтемпературеиспытания.Например,KСТ
-60
–ударная
вязкость, определенная на образце с Т-образным концентратором
при минус 60 °С. В ГОСТ 9454–78 рекомендуется при обозначении
ударной вязкости указывать также максимальную энергию удара
маятника, Дж, глубину концентратора, мм, в испытанном образце
и его ширину, мм. Например, KCU
+100
150/3/7,5 – ударная вязкость,
определеннаянаобразцесU-образнымконцентраторомпри100°Сна
копрес максимальной энергией удара маятника 150 Дж при глубине
концентратора3ммиширинеобразца7,5мм.Еслииспользуетсякопер
смаксимальнойэнергиейударамаятника300Джиобразецшириной
10 мм с глубиной концентратора2 мм, то эти данные в обозначение
ударнойвязкостиневводятся(пишетсяпростоKCU
+100
).
В массовых динамических испытаниях на изгиб образцов с
надрезомударнаявязкость–единственнаявыходнаяхарактеристика
испытания.Диаграммадеформацииобычнонезаписывается,таккак
этосопряженосозначительнымиэкспериментальнымитрудностями.
Общее время испытания измеряется долями секунды, поэтому
для фиксации зависимости нагрузки от деформации требуются
малоинерционные чувствительные датчики и быстродействующий
прибор для записи диаграмм. Обычно используют пьезокварцевые
динамометрыишлейфовыеосциллографы.
Ударная вязкость – это сложная, комплексная характеристика,
зависящая от совокупности прочностных и пластических свойств
материала.
44
3.4 Выполнение эксперимента и обработка результатов
испытаний
1Замеряютширинуитолщинуобразца,изготовленныхизодного
материала,штангенциркулемс точностью до0,1мм.Устанавливают
образец 8 на опоры 7 так, чтобы удар пришелся по его широкой
стороне (см. рисунок 3.4). Поднимают маятник в верхнее исходное
положениеизакрепляютзащелкой6.Устанавливаютстрелку4шкалы
наноль.
2 Освобождают маятник от защелки 6, который, падая вниз,
разрушитобразец8.Рассчитываютвеличинуработы,затраченнойна
разрушениеобразца.
3Вычисляютудельнуюударнуювязкостьпоформуле(3.1).Опыт
повторяютещедлядвух-трехобразцов.
4Проводятобработкурезультатовопыта.
3.5 Пример формы отчета о лабораторной работе
1Названиелабораторнойработы.
2Цельработы.
3Испытательнаямашина(тип,марка).
4Схемаустановкиобразцов.
5Исходныеданные.
Материалиспытуемого
образца
1
2
3
6ЭнергияпотерьW
Ширинаb Длинаl
.
потерь
Толщи-
наδ
Площадьпоперечного
сеченияA
7 Определение работы разрушения для образцов WF1 и WF2 по
шкалекопра.
8Определениеудельнойударнойвязкостидляобразцов а.
9Анализрезультатов.Выводы.
Подписьстудента
Подписьпреподавателя
45
Вопросы для подготовки к защите работы
1 Какаяцельлабораторнойработы?
2 Вкакихслучаяхпроводятсяиспытаниянаударнуювязкость?
3 Какиесуществуютметодыопределенияработыудара?
4 Чтотакоеудельнаяударнаявязкость?
5 Вкакихединицахизмеряетсяудельнаяударнаявязкость?
6 Какие факторы влияют на величину ударной удельной
вязкости?
7 О каких свойствах материала судят по величине ударной
удельнойвязкости?
8 Как определить энергию, запасенную маятником в самом
верхнемположении?
9 Каквлияетрасстояниемеждуопорамиустановкиобразца на
величинуудельнойударнойвязкости?
10 Чем принципиально отличаются образцы из металла от
образцовиздругихматериалов?
11 Как изменится удельная ударная вязкость с изменением
температуры?
12 Чемотличаетсямаятниковыйкопердляопределенияударной
вязкости металлов от копра для испытаний неметаллических
материалов?
13 Как влияет на ударную вязкость содержание в металле
углеродаифосфора?
14 Чтопонимаютподтемпературныминтерваломхрупкости?
15 Вчемсостоитпринципработымаятниковогокопра?
16 Какие материалы подвергаются испытаниям на ударную
вязкость?
17 В чем сходство и различие статических и динамических
испытаний?
46
Список использованных источников
Архангельский,А.В.Прикладная механика[Текст]:учеб.-метод.
пособие / А.В. Архангельский, М.И. Белов. – М. : МИСиС, 2003. –
46с.
Архангельский, А.В. Сопротивление материалов [Текст] :
практикум/А.ВАрхангельский.–М.:МИСиС,2001.–177с.
Журавлев,В.Ф.Основытеоретическоймеханики[Текст]:учеб.для
вузов/В.Ф.Журавлев.–М.:Высш.шк.,2001.–416с.
Степин,П.А.Сопротивлениематериалов[Текст]:учеб.длявузов
/П.А.Степин.–М.:Высш.шк.,2012.–311с.
Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов [Текст] : учеб. для
вузов/В.И.Феодосьев.–М.:МГТУим.Н.Э.Баумана,2004.–592с.
Шинкин,В.Н.Сопротивлениематериалов[Текст]:учеб.пособие/
В.Н.Шинкин.–М.:МИСиС,2005.–79с.
47
ПриложениеА
Образец титульного листа
48
ПриложениеБ
Образец листа для получения задания
на выполнение лабораторной работы
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Институт экотехнологий и инжиниринга
Кафедра инжиниринга технологического оборудования
Покурсу
Студенту
1Темалабораторнойработы
2Исходныеданные
3Переченьпредложенныхразработкевопросов:
3.1Основныеэтапыработы
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЗАДАНИЕ
на выполнение лабораторной работы
(ФИОполностью)
3.2Графическаячасть
4Заданиепринялкисполнениюстудент
(подпись)
49
Учебное издание
МорозоваИринаГеоргиевна
НаумоваМаргаритаГеннадьевна
БасыровИльнурИльшатович
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Лабораторный практикум
РедакторИ.Е. Оратовская
КомпьютернаяверсткаА.Л. Бабабекова
Подписановпечать04.09.18 Уч.-изд.л.3
Формат60×90
Национальныйисследовательский
технологическийуниверситет«МИСиС»,
119049,Москва,Ленинскийпр-т,4
ИздательскийДомНИТУ«МИСиС»,
119049,Москва,Ленинскийпр-т,4
Тел.(495)638-45-22
Отпечатановтипографии
ИздательскогоДомаНИТУ«МИСиС»,
119049,Москва,Ленинскийпр-т,4
Тел.(499)236-76-17,тел./факс(499)236-76-35
1
/
16
Электроннаяверсия
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]