Контрольные вопросы.

1. Какова цель работы.

2. Какие механические характеристики можно получить при испытании на сжатие малоуглеродистой стали, чугуна и дерева.

3. Чем объясняется бочкообразная форма стального образца после испытания.

4. Что такое анизотропия и на примере какого материала она проявляется.

5. Рассказать о характере разрушения древесины.

Обработка результатов опытов.

Таблица 4

№ п/п	Эскиз образца и его материал		Площадь сечения образца	Нагрузка; Н	Предел прочности; Па	Предел пропорцио­нальности; Па	Коэффициент анизотропии
	До нагружения	После нагружения

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА

Цель работы: Проверить закон Гука и определить модуль Юнга и коэффициент Пуассона материала образца.

Краткие теоретические сведения

В начальной стадии деформации образца при растяжении его абсолютная деформация ∆l прямо пропорциональна приращению нагрузки Р.

,

где А – площадь поперечного сечения; l – длина образца.

Из этой формулы можно определить модуль продольной упругости или модуль Юнга.

Относительное удлинение образца определяется по формуле

Относительное поперечное сужение определяется по формуле

,

где l и в – расчетные длина и ширина образца.

Отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации есть коэффициент Пуассона.

Таким образом, чтобы определить модуль продольный упругости и коэффициент Пуассона при растяжении, необходимо измерить абсолютное удлинение образца ∆l, абсолютное сужение образца ∆b соответствующее нагрузке Р; расчетную длину l, расчетную ширину в и площадь поперечного сечения образца А.

Чтобы определить коэффициент Пуассона, необходимо вычислить относительную продольную и относительную поперечную деформации образца.

При определении зависимости удлинения ∆l от осевой нагрузки Р нагружение образца производится ступенчато. При этом нагрузку нужно увеличивать на одну и ту же величину ступенчато и после каждого приращения нагрузки замерять приращение длины ∆l.

Приращение удлинения на одинаковую величину подтверждает прямую пропорциональность между нагрузкой и деформацией, т.е. справедливость закона Гука.

Необходимо, чтобы большая нагрузка при испытании не превышала предела пропорциональности материала образца.

Испытательные машины и образцы.

Испытание проводиться на универсальных разрывных машинах УММ-5 или Р-100. Разрывная машина УММ-5 использовалась при испытании образца на растяжение до разрушения. В качестве образца используется стальная полоса, размеры которой 2х150х600мм, которая закрепляется в захватах разрывной машины УММ-5.

Для замера продольной и поперечной деформации используются рычажные тензометры (рис.1) типа ТР-794, предназначенные для изменения малых линейных деформаций при статических испытаниях на растяжение или сжатие.

Рычажные тензометры могут использоваться в лабораторных и полевых установках.

Описание конструкции тензометра

На испытываемый образец тензометр опирается двумя заостренными призмами 7 и 8. Опора 7 неподвижно закреплена в корпусе 6 прибора, а опора 8 представляющая собой ромбическую призму, закреплена на главном рычаге 5 и входит в гнездо корпуса прибора. Деформация испытываемого образца вызывает поворот призмы 8, а следовательно и рычага 5. При этом верхний конец рычага 5 с помощью Т-образной пластины 4 перемещает стрелку 3. В верхней части корпуса имеется горизонтальный паз, в котором с помощью винта 1 перемещается ползун 13 и укрепленная на нём стрелка 3 с балансиром 2. Спиральная пружина 12 обеспечивает надежное примыкание пластины 4 к стержню стрелки и призме рычага 5, устраняя возможный мертвый ход стрелки.

Рис. 1. Рычажный тензометр ТР – 749

Система в нерабочем состоянии фиксируется рычагом 11. В нулевое положение во время измерений стрелку устанавливают винтом 1. В приборе используется зеркальная шкала 9, база тензометра 20мм, но может быть увеличена до 100мм. Номинальная цена деления шкалы тензометра К = 1/1000мм.

Для проведения опыта используется 2 тензометра: один служит для замера продольной, другой для замера поперечной деформации.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ.

1. Перед испытанием ознакомиться с устройством разрывной машины, рычажных тензометров и безопасными методами работы.

2. Проверить правильность и надежность работы тензометров и динамометра.

3. Для устранения возможной погрешности в начальный момент нагружения к образцу прикладывается предварительная нагрузка, которая принимается в качестве начала отсчёта нагрузки.

4. К образцу последовательно (три раза) прикладываются равные нагрузки. После каждого приращения нагрузки снимаются показатели тензометров. Значения приращения нагрузки и показания тензометров заносятся в таблицу обработки результатов опыта.

5. Используя средние значения продольной деформации нагрузки вычисляется модуль упругости

где l – база тензометра, замеряющего продольные деформации, ∆р – приращение нагрузки; А – площадь поперечного сечения образца.

Используя средние значения продольной и поперечной деформаций и соответствующие им базы тензометров l и в вычисляется относительная продольная и относительная поперечная деформации

Используя полученные значения относительных деформаций вычисляется коэффициент Пуассона

.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА.

Таблица 5

№	Показ. динамометра	Приращение нагрузки	Показания продольного тензометра	Приращение продол. деформации		Показания поперечного тензометра	Приращение поперечной деформации		Модуль Юнга	Коэффициент Пуассона
1	P0
2	∆P
3	∆P
4	∆P

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать следующее:

1. Краткие теоретические сведения.

2. Описание оборудования.

3. Таблицу обработки результатов опыта.

4. Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается закон Гука и как он подтверждается опытами?

2. Что такое абсолютная и относительная деформации?

3. Опишите общую схему деформации образца и способ замера деформации.

4. Как определяется модуль упругости при растяжении?

5. Как определяется коэффициент Пуассона?