3. Методика выполнения работы

1. Измерить штангенциркулем параметры образца и установки – наружный диаметр образца d_ext , размеры L, ,R и записать их в таблицу исходных данных. Туда же записать заранее, во время сборки установки, измеренный внутренний диаметр образца d_int = 1 см. Подключить силоизмеритель к датчику усилия 10 с помощью разъема 13 (см. рис. 3.1).

2. Вычислить наибольший допустимый крутящий момент, исходя из того, что при проведении испытаний с целью определения модуля сдвига G материал образца должен работать в упругой стадии (так как G – характеристика упругости материала, и наибольшее касательное напряжение не должно превосходить предела пропорциональности при сдвиге ):

(3.6)

откуда M_{t, max} = (3.7)

где _pr = 100 МПа, – полярный момент сопро-

тивления сечения, k = .

3. И

   

   з формулыM_t,max = F_max ·L вычислить максимальную силу:

F_max = (3.8)

4. В

   

   (3.9)

   ыбрав число ступеней нагруженияn = 4…6, определить ступень нагружения:

округлив результат в сторону уменьшения до значения, кратного 50 Н.

5. Дать начальную нагрузку 50 Н. Показание индикатора записать в журнал наблюдений.

6. Вращением маховика 11 произвести нагружение образца несколькими ступенями по , следя по показаниям силоизмерителя за тем, чтобы максимальная сила не превысилаF_max. Показания индикатора на каждой ступени нагружения записываются в журнал наблюдений.

7. По окончании эксперимента образец разгрузить.

4. Обработка результатов испытания

1. Для каждой ступени нагружения вычислить и записать в соответствующие графы журнала наблюдений:

а) приращение отсчёта по индикатору, соответствующее увеличению крутящего момента на

где i – номер ступени нагружения, i = 1, 2, …, n;

б) приращение угла закручивания согласно (3.4):

где С – цена деления индикатора.

2. Найти среднее значение приращения угла закручивания:

3. В

   

   ычислить модуль сдвига и сравнить его

с табличным значением для данного материала или с теоре-тическим, рассчитанным по формуле (3.2). (Для стали Е = = 2,06.)

4. Построить график зависимости  от М_t , соответствующий экспериментальным данным. Значения М_t откладывать по оси ординат, а  – по оси абсцисс.

5. Форма отчёта о лабораторной работе

1. Цель работы: …..

2. Оборудование, приспособления и приборы, использованные при выполнении работы: ……

3. Схема испытания образца на кручение (см. рис. 3.2).

4. Исходные данные:

а) характеристики установки и образца:

Таблица 3.1

L , см	, см	dint , см	dext , см	R , см
		1,0					100

;

.

б) цена деления индикатора – С = 0,001 см.

5. Вычислить М_{t, max} , F_max , по формулам (3.7) – (3.9) и .

6. Журнал наблюдений

Таблица 3.2

№ ступени нагружения	Крутящий момент Мt , Н·м	Нагрузка, Н	Показания силоизмерителя	Показания индикатора		Приращение угла закручивания Δφ	Модуль сдвига G
				Отсчет А	Приращение отсчёта ΔА
0
1
2
…
n
Средние значения:				Acp =……..		cp =….

7. Определение модуля сдвига по опытным данным:

8. Вычисление теоретического значения модуля сдвига:

9. Сопоставление экспериментального и теоретически найденного значений модуля сдвига:

10. График зависимости между кру-

тящим моментом М_t (или силой F) и уг-

лом закручивания (диаграмма кручения)

представляется в виде рис. 3.3.

10. Выводы.

Рис. 3.3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется модулем сдвига?

2. Как записывается закон Гука при сдвиге? При кручении?

3. Как связан модуль сдвига с другими характеристиками упругости материала?

4. С помощью какого устройства в эксперименте определяются углы закручивания? Назовите его основные части.

5. Как измеряются в опыте углы закручивания: непосредственно или косвенно?

6. Какие существуют ограничения на величину касательного напряжения в образце при выполнении опыта по определению модуля сдвига?

7. Что называется полярным моментом сопротивления и как он определяется для стержня кольцевого сечения?