растяжение

СПбГПУ

Факультет технологии и исследования материалов

Кафедра «Исследование структуры и свойств материалов»

Отчёт по лабораторной работе №1

Испытания на растяжение

Выполнила студентка гр.3064/1 Романтовская К.П.

Проверил преподаватель Столярова Н.А.

Санкт-Петербург

2011

Содержание.

1. Теоретическая часть…….…...…………………………………………………………...3

2. Экспериментальная часть……………………………………………………………….4

1. Исходные данные………………………………………………………………..4

2. Расчет характеристик………………………………………………………….…4

3. Результаты расчета……………………………………………….........................6

3. Вывод……………………………………………………………………………………..9

4. Литература………………………………………………………….………………….…9

Цель работы.

По диаграмме растяжения нержавеющей стали рассчитать условные и истинные напряжения и определить пластические характеристики.

1. Теоретическая часть.

Механические испытания в зависимости от характера изменения и времени действия нагрузки разделяют на статические, динамические и усталостные. Среди статических испытаний наиболее часто применяют испытание на растяжение. При испытании на разрывных машинах образец растягивается двумя равными противоположными силами, приложенными к его оси. С помощью записывающего устройства машины получают диаграммы растяжения в координатах нагрузка P – растяжение l. При испытании металлов на растяжение обычно пользуются образцами равномерного сечения, цилиндрическими или плоскими. Деформация образца проводится при плавно возрастающей нагрузке. В процессе испытания растяжение образец сначала деформируется, а потом разрушается. По диаграммам определяют прочностные и пластические характеристики. К прочностным характеристикам относятся напряжения:

К пластическим характеристикам относятся:

Характерные точки диаграммы растяжения определяют механические свойства металла: предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, временное сопротивление разрыву.

Пределом пропорциональности называется напряжение, при котором тангенс угла, образованного касательной к кривой нагружения и осью ординат, увеличивается на 50%. До предела пропорциональности имеет силу закон Гука.

Зная нагрузку P_пц и начальную площадь поперечного сечения образца F₀, рассчитывают предел пропорциональности s_пц:

Под пределом упругости принимают напряжение, при котором остаточная деформация в образце составляет 0,05% от начальной рабочей длины. Рабочая длина – длина в пределах неизменности поперечных размеров.

Предел текучести – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчётной длины образца:

Ордината точки B определяет максимальную нагрузку, которую выдерживает образец во время испытаний. Отношение наибольшей нагрузки P, отмеченной за время испытания, к первоначальной площади поперечного сечения образца F называется временным сопротивлением или пределом прочности. Этот предел соответствует переходу от равномерной деформации к сосредоточенной – момент образования шейки.

Точка k на диаграмме растяжения соответствует моменту разрушения образца. Ордината P определяет нагрузку, которую испытывает образец при разрыве:

2. Экспериментальная часть.

1. Исходные данные.

Дана диаграмма растяжения стали при 77 К. Сталь 03Х20Н16 АГ.6 Размеры образцов:

2. Расчет характеристик.

Определение механических параметров образца при растяжении при 77 К.

1. Предел пропорциональности s_пц

P_пц = 6000 Н

F₀ = a₀×b₀ = 1,25×5 = 6,25 мм²

s_пц = 6000/6,25 = 960 Н/мм²

100% = 0

= = 6,25 мм²

S = = = 960 МПа

2. Предел упругости s_0,05

l_0,05=(0,0520)/100=0,01 мм

Т.к. масштаб диаграммы не позволяет отложить l_0,05 , то принимаем s_0,05=s_пц=960 Н/мм²

= 0,05%

= = 6,24 мм²

S = = = 961,54 МПа

3. Предел текучести s_0,2

Dl = 0,2 × 20 /100 = 0,04 мм

P_0,2 = 6240 Н

s_0,2 = 6240/6,25 = 998,4 Н/мм²

= 0,2%

= = 6,23 мм²

S = = = 1001,61 МПа

4. Предел прочности s_в

P_в = 8700 Н

s_в = 8700/6,25 = 1392 Н/мм²

l = 8,71мм

100% = 100% = 43,55%

= = 4,35 мм²

S = = = 2000МПа

5. Истинный предел прочности s_к

P_к = 8500 Н

s_к = 8500/6,25 = 1360 Н/мм²

l = 10,0мм

100% = 100% = 50%

= = 4,17 мм²

S = = = 2038,37МПа

Точки:

1. P = 7280 Н

= 7280/6,25 = 1164,8 Н/мм²

l = 1,3мм

100% = 100% = 6,5%

= = 5,87 мм²

S = = = 1240,2МПа

2. P = 7760 Н

= 7760/6,25 = 1241,6 Н/мм²

l = 2,5мм

100% = 100% = 12,5%

= = 5,56 мм²

S = = = 1395,68МПа

3. P = 8160 Н

= 8160/6,25 = 1305,6 Н/мм²

l = 4,02мм

100% = 100% = 20,1%

= = 5,2 мм²

S = = = 1569,23МПа

4. P = 8400 Н

= 8400/6,25 = 1344 Н/мм²

l = 5,36мм

100% = 100% = 26,8%

= = 4,93 мм²

S = = = 1703,85МПа

5. P = 8560 Н

= 8560/6,25 = 1369,6 Н/мм²

l = 6,7мм

100% = 100% = 33,5%

= = 4,68 мм²

S = = = 1829,06МПа

3. Результаты расчета.

Таблица 1

	Р, Н	σ, МПа	∆l, мм	δ, %	,мм²	,МПа
ПЦ	6000	960	0	0	6,25	960
0.05	6000	960	0.01	0.05	6,24	961,54
0.2	6240	998,4	0.04	0.2	6,23	1001,61
1	7280	1164,8	1,3	6,5	5,87	1240,2
2	7760	1241,6	2,5	12,5	5,56	1395,68
3	8160	1305,6	4,02	20,1	5,2	1569,23
4	8400	1344	5,36	26,8	4,93	1703,85
5	8560	1369,6	6,7	33,5	4,68	1829,06
B	8700	1392	8,71	43,6	4,35	2000
K	8500	1360	10	50	4,17	2038,37

Таблица 2

Зависимости условных напряжений и относительных удлинений от температуры

T, K	ПЦ , МПа	ПЦ ,%	0,2 , МПа	0,2 ,%	В , МПа	В ,%	К , МПа	К ,%
4	1177,6	0,05	1224	0,2	1472	19,5	1446,4	28,5
77	960	0,05	998,4	0,2	1392	52,2	1360	50
290	422,4	0,05	448	0,2	736	40,5	601,6	50,5

По данным из табл.1 строим графики зависимости условного и истинного напряжений от относительного удлинения.

Рис.1 Зависимости условных и истинных напряжений от температуры.

По данным из табл.2 строим графики зависимости условных напряжений и относительного удлинения от температуры.

Рис.2 Зависимость условных напряжений от температуры.

Рис.3. Зависимость относительного удлинения от температуры.

3. Вывод

С увеличением нагрузки истинные и условные напряжения растут, значения условных напряжений получились меньше истинных.

С увеличением температуры пределы пропорциональности, текучести, прочности и истинный предел прочности уменьшаются. Прочностные свойства материала падают, а пластичные возрастают.

4. Литература

1. Солнцев, Ю.П. Материаловедение: учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. И доп. /Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, Ф. Войткун. СПб. ХИМИЗДАТ, 2002.-696с.