Лабораторные работы / Лаба Сопромат 1 - Испытание образца на растяжение

_{МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ}

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Кафедра: ТМ и МАХП

Лабораторная работа № 1

По дисциплине «Сопротивление материалов»

Тема: "Испытание образца на растяжение".

Выполнили студенты группы	1ТМ-16Д		Кузнецов В. А.
			Петухов И. С.
			Рючин А. Ю.
			Сергеев П. С.
Проверил			Друца А. В.

Озёрск

2017

Цель работы: получение и исследование диаграммы растяжения конструкционного материала и определение его механических характеристик.

Приборы и оборудование:

Разрывная машина ИМ-4Р (рисунок 1.).

Образец закрепляется головка-ми в зажимах 1 и 2. Нижний зажим 1 соединен с винтом 13 нагружаю-щего механизма. Верхний зажим 2 соединен с силоизмерительным ме-ханизмом, состоящим из рычага 3 и маятника 9. При вращении электро-двигателя 14 винт 13 начинает перемещаться вниз, в связи с чем усилие растяжения передается на оба зажима, образец и рычажно-маятниковую измерительную систе-му. Левый конец рычага 3 поднима-ется, маятник 9 отклоняется, при этом стрелка 8 перемещается по шкале 6, представляющей собой линейку с делениями, указывая действующую нагрузку, а перо 7 автоматически записывает на бумаге, намотанной на диаграммном барабане 5, кривую в координатах нагрузка — деформация. Вращение барабана 5 осуществляется при помощи двух пар зубчатых колес 4 и 12.

Машина имеет два привода: электродвигатель, являющийся нормальным приводом, и ручной привод, который применяют редко, например, когда нагружение надо вести до строго определенной величины.

При работе с ручным приводом используют рукоятку 10, которую надо надеть на правый конец червяка 11. Кроме этого надо выдвинуть кнопку, находящуюся на крышке коробки. Это делается для того, чтобы освободить червяк 11 от сцепления с осью червячного колеса 15.

Прецизионный штангенциркуль завода "Калибр" (рисунок 2.).

Прецизионный штан-генциркуль состоит из штанги 1 с губками 7 и 8. На штанге нанесены деления. По штанге 1 может передви-гаться рамка 4 с губками 6 и 9. К рамке привинчен нони-ус 5. Для грубых измерений передвигают рамку 4 по штанге 1 и после закрепле-ния винтом 10 производят отсчет. Для точных измерений пользуются микрометрической подачей рамки, состоящей из винта 2, гайки 3, движка 12 и винта 11. Зажав винт 11 движка, вращением гайки 3 подают рамку 4 до плотного прилегания губок б и 7 или 8 и 9 к измеряемой детали, после чего производят отсчет.

Губки 6 и 7 служат для наружных и внутренних измерений. При измерении внутренних размеров к полученным показаниям прибавляют толщину губок, которая маркирована на них. Губки 8 и 9 служат для разметки и наружных измерений.

Ход работы:

1. Замерим начальные диаметр и длину расчётной части исследуемого образца с помощью штангенциркуля.

;

.

2. Произведём растяжение до разрыва образца на ИМ-4Р с получением диаграммы нагрузка — деформация на миллиметровой бумаге.

3. Замерим диаметр шейки в месте разрыва и длину расчётной части исследуемого образца с помощью штангенциркуля.

;

.

4. Обработаем диаграмму растяжения.

4.1 Определим начало координат диаграммы на миллиметровой бумаге и нанесём координатные оси.

4.2 Определим масштабы по осям координат.

по оси абсцисс: ;

по оси ординат: .

4.3 Определим по диаграмме растяжения положение точек A, C, D, K, соответствующих пределу пропорциональности, пределу текучести, временному сопротивлению разрыву, разрыву.

4.4 Для удобства дальнейшей обработки диаграммы возьмём на ней ещё несколько дополнительных точек.

4.5 Определим значения нагрузки F и удлинения Δl во взятых на диаграмме точках. Полученные данные сведём в таблицу 1.

5. Определим значения нормального напряжения и относительного удлинения во взятых на диаграмме точках. Полученные данные сведём в таблицу 1.

;

;

;

;

;

;

.

;

;

;

;

;

;

;

.

Таблица 1.
Величина	Точки диаграммы растяжения
	A	B	C	N	D	K
Нагрузка F, Н	3300	4100	6300	6900	7500	7400
Удлинение образца Δl, мм	0,00	0,08	1,66	3,58	8,10	10,94
Нормальные напряжения ϭ, МПа	118,7	147,5	226,6	248,2	269,8	266,2
						791,4
Относительное удлинение ε	0,00	0,0026	0,054	0,1164	0,2634	0,3558

6. Построим на основе диаграммы растяжения образца диаграмму растяжения материала.

Контрольные вопросы:

1. Какой вид имеют диаграммы растяжения образцов малоуглеродистой стали, легированной стали, чугуна?

Рисунок 3. Диаграмма растяжения сплавов на основе железа.

25ХНВА – малоуглеродистая легированная качественная конструкционная сталь. Содержание: углерода – 0,22-0,3 %, хрома – ≤1 %, никеля – ≤1 %, ванадия – ≤1 %.

Ст3 – малоуглеродистая углеродистая конструкционная сталь обыкновен-ного качества. Содержание углерода – 0,14-0,22 %.

СЧ-24 –серый чугун с пластинчатым графитом. Минимальное временное сопротивление разрыву 240 Мпа.

2. Как по диаграмме растяжения образца определить величины упругого и остаточного удлинений, соответствующих данной нагрузке?

Необходимо через точку, соответствующую данной нагрузке, провести прямую параллельную участку диаграммы, определяющему растяжение образца по закону Гука, и прямую перпендикулярную координатной оси Ox. Отрезок между началом координат и наклонной прямой будет определять остаточное удлинение, отрезок между наклонной и перпендикулярной прямыми будет определять упругое напряжение.

Рисунок 4. Диаграмма растяжения с указанием способа

определения остаточного и упругого напряжений.

3. Что называется физическим и условным пределом пропорциональности?

Рисунок 5. Диаграммы растяжения с указанием физического

и условного предела пропорциональности.

Физический предел пропорциональности (т. A - рисунок 5.) – наибольшее напряжение, до которого сохраняется прямая пропорциональная зависимость между напряжениями и деформациями.

.

Условный предел пропорциональности (т. A' - рисунок 5.) – напряжение, при котором отклонение от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла, образованного касательной к кривой деформации и осью нагрузок увеличивается на 50 % своего значения на линейном упругом участке.

4. Какие механические характеристики определяют способность материала пластически деформироваться?

Способность материала пластически деформироваться определяет физический, либо условный предел упругости.

5. Как на диаграмме растяжения образца изображаются линии промежуточной разгрузки и повторного нагружения?

Рисунок 6. Диаграммы растяжения с указанием линий

промежуточной разгрузки и повторного нагружения.

Линия промежуточной разгрузки MO₁, линия повторного нагружения O₁M.

6. С какой целью проводится построение диаграммы ?

Диаграмма зависимости напряжения от относительного удлинения является универсальной для любых значений нагружения, площадей сечения и длин проектируемых деталей и их элементов.