Лабораторные работы / Лаба Сопромат 3 - Определение модуля продольной упругости

_{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 № 3

По дисциплине «Сопротивление материалов»

Тема: "Определение модуля продольной упругости".

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: Опытным путём подтвердить закон Гука и определить величину модуля продольной упругости конструкционного материала.

Приборы и оборудование:

Испытательная машина Р-5.

При испытании образец 4 закрепляется в клиновых захватах 3 и 5. Червячное колесо 1, являющееся гайкой грузового винта 2, приводится во вращение от электродвигателя или вручную через цепную передачу 12. Усилие, возникающее от смещения нижнего захвата 3, через рычаг 6 и тягу 7 уравновешивается маятником 11. Отклонение маятника 11 вызывает перемещение зубчатой рейки 9 и вращение зубчатого колеса, закреплённого на одной оси со стрелкой шкалы нагрузок 8. Диаграммный барабан 10 получает вращение от нити 13, прикреплённой к нижнему захвату.

Прецизионный штангенциркуль завода "Калибр".

Прецизионный штангенциркуль состоит из штанги 1 с губками 7 и 8. На штанге нанесены деления. По штанге 1 может передвигаться рамка 4 с губками 6 и 9. К рамке привинчен нониус 5. Для грубых измерений передвигают рамку 4 по штанге 1 и после закрепления 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.

Тензометр Хугенберга.

Тензометр опирается на исследуемую поверхность в двух точках при помощи неподвижной призмы 2 и подвижной 3, жёстко соединённой с рычагом 4. Расстояние между точками опоры называется базой тензометра и обозначается буквой a. База может быть увеличена с помощью специального удлинителя. В процессе деформации при изменении расстояния между призмами происходит поворот призмы 3 вокруг её верхнего ребра на некоторый угол. Вместе с призмой на тот же угол повернётся рычаг 4 и при помощи траверсы 6 отклонит стрелку 5. При помощи винта 7 стрелка тензометра устанавливается на ноль.

Ход работы:

1. Замерим диаметр исследуемого образца и базу тензометра, определим коэффициент увеличения.

;

;

;

.

2. Произведём последовательное нагружение образца равными ступенями, записывая величину нагрузки и показания тензометра в таблицу 1.

Таблица 1.
Нагрузка F, кН	2	4	6	8	10	12	14	16
Приращение нагрузки ΔF, кН	2
Показания тензометра Ai, дел.	3	8	13	18	22	27	32	38
Приращение длины базы тензометра ai, мкм		5	5	5	4	5	5	6
Δaср, мкм	5

3. Определим модуль продольной упругости исследуемого образца.

.

4. Построим кривую зависимости приращений перемещений на каждую ступень нагружения.

Рисунок 4. Диаграмма Δa_i=f(F).

Вывод:

Полученные значения изменения длины образца под последовательным нагружением его силой равными ступенями подтвердили справедливость закона Гука. Исходя из полученного значения модуля продольной упругости можно определить, что материал, из которого изготовлен образец – сталь.

Контрольные вопросы:

1. В чём состоит различие первоначальной и современной трактовок закона Гука?

В современной трактовке закон Гука определяет линейную зависимость между напряжением и деформацией, в первоначальной между силой и перемещением.

2. Объяснить принцип действия рычажного тензометра.

Тензометр опирается на исследуемую поверхность в двух точках при помощи неподвижной и подвижной призмы, жёстко соединённой с рычагом. При изменении расстояния между призмами происходит поворот подвижной призмы вокруг её верхнего ребра на некоторый угол. Вместе с призмой на тот же угол повернётся рычаг и при помощи траверсы отклонит стрелку.

3. С какой целью в тензометре применяют удлинитель?

Удлинитель применяется для определения более точных показателей образца, состоящего из материала с более высоким сопротивлением растяжению.

4. Как с помощью кривой Δa_i=f(F) установить точное или приближённое соблюдение закона Гука для испытываемого материала?

Если закон Гука соблюдается при растяжении образца, то график зависимости приращений перемещений от прилагаемой нагрузки будет представлять из себя прямую линию.