3.1. Методика измерения механической прочности по схеме чистого изгиба.

Для испытаний на изгиб обычно применяются призматические стержни прямоугольного сечения. Во избежание скручивания соотношение между длиной образца и высотой его поперечного сечения должна быть примерно 7 10.

Испытания образцов можно произвести двумя способами. При более простом способе, т.е. при нагружении стержней одной сосредоточенной силой, получается большой разброс результатов, так как при этом максимальный изгибающий момент действует только в одном сечении, вследствие чего результат испытания зависит от случайного присутствия или отсутствия в этом сечение дефектов. Испытание способом, реализующим схему «чистого изгиба», т.е. при воздействии двух сил рис.2.1, предпочтительнее, так как в этом случае в этом случае максимальные напряжения возникают на большом участке длины образца, вследствие чего прочность определяется сопротивлением значительно большего объёма материала. Такой способ испытания существенно уменьшает разброс результатов.

Схема нагружения образца феррита для определения предела прочности на изгиб при воздействии двух сил.

0.25 L 0.5 L 0.25 L

P P

L

Эпюра момента

Рис 2.1

Прочность при изгибе определяется по формуле:

M_max

 =  , (3.1)

W

Где M_max - максимальный изгибающий момент;

W – момент сопротивления площади поперечного сечения.

Для образца прямоугольного сечения:

b  h²

W =  , (3.2)

6

Где b – ширина поперечного сечения;

h – высота поперечного сечения.

Максимальный изгибающий момент для данного способа нагружения образца:

Mmax = 0.25PL, (3.3)

Где P – величина сосредоточенной силы,

L – расстояние между опорами.

Относительная погрешность измерения прочности данным методом составляет 10%.

3.2 Определение плотности твёрдых тел методом гидростатического взвешивания.

Для определения плотности тело взвешивается сначала в воздухе, а затем в жидкости, плотность которой известна, и по полученным результатам измерений подсчитывается искомая плотность.

m - масса тела, плотность которого определяется; V_t – его объём при TC; Vt₁ – его объём при Т₁,С; m₁ – масса гирь, уравновешивающих тело в воздухе; V₁ – объём этих гирь; m₂ – масса гирь, уравновешивающих тело, погружённое в жидкость; V₂ – объём этих гирь; ₂ – коэффициент объёмного теплового расширения тела;  - плотность жидкости в которой производится взвешивание при tC; _t – искомая плотность тела при tC; Д – средняя плотность воздуха во время взвешивания тела в воздухе и в жидкости; Д_м – плотность материала, из которого изготовлены гири.

Учитывая действие выталкивающих сил, приложенных к телу и к гирям, уравнение равновесия весов при взвешивании тела сначала в воздухе, а затем в жидкости, можно записать в следующем виде (влияние выталкивающей силы, связанной с погружением проволоки в жидкость, а также капиллярных сил, действующих на проволоку, исключается путём взвешивания проволоки, погружённой в жидкость):

mg - Vt₁D_g = m₁g – V₁D_g

mg - Vt_g = m₂g – V₂D_g

m₁ m₂

заменяя V₁ и V₂ соответственно через  и 

Д_м Д_м

и учитывая, что:

Vt₁ = Vt [1 + (t₁ –t)],

получим:

D

4. m – Vt D [1 + (t1 – t)] = m1 (1 –  );

D_m

D

4. m – Vt  = m₂(1 –  ).

D_m

Вычитая из первого уравнения второго и пренебрегая членом V_tD_(t₁-t) ввиду его малости, имеем:

D

(3.4) Vt ( - D) = (m₁ - m₂)(1 –  ).

D_m

Отсюда объём тела при температуре t равен:

1 - D/D_m

(3.5) Vt = (m₁ – m₂) 

 - D