Лабораторна робота №4 Випробування на кручення зразків пластичного та крихкого матеріалів

Мета: порівняльне вивчення процесу руйнування та знаходження механічних характеристик сталевих та чавунних зразків при крученні.

Короткі теоретичні відомості.

При крученні форма зразків майже не змінюється, що дозволяє достатньо точно знайти деформацію та відповідні напру­ження до моменту руйнування зразка включно.

Матеріал скручуваного стержня знаходиться в умовах складного (плоского) напруженого стану, причому по площадках, перпендикулярних та паралельних осі стержня виникають тільки дотичні напруження, а на площадках, похилених до осі стержня на кут 45° – тільки нормальні напруження (рис. 4.1).

Рис. 4.8

Оскільки різні матеріали здатні чинити різний опір розтягу чи зсуву, можна чекати, що процес руйнування зразків із різних матеріалів при крученні буде проходити неоднаково, що легко встановити по виду руйнування, а саме:

а) якщо переріз в місці руйнування перпендикулярний осі стержня, руйнування відбулось від зрізу (у пластичних матеріалів рис.4.2,а);

б) якщо руйнування відбулося по гвинтовій лінії – руйнування від розриву (крихкий матеріал), (рис. 4.2,б).

Рис. 4.9

Величина границі пропорціональності при крученні знаходиться по формулі:

, (4.1)

де – крутний момент, що відповідає границі пропорціональності матеріалу;

– полярний момент опору перерізу зразка: . (4.2)

Кут закручування, що відповідає моменту визначається за формулою:

, (4.3)

G – модуль пружності при крученні;

I_P – полярний момент площі перерізу зразка.

l – довжина зразка: (4.4)

Величина границі міцності при крученні не може бути точно знайдена. В теорії пластичності пропонується приблизна формула для знаходження границі міцності при крученні.

, (4.5)

де T_вп – крутний момент, відповідний границі міцності.

Оскільки лінія діаграми мало відхиляється від прямої, для чавуна приблизно можна рахувати: . (4.6)

Порядок виконання роботи

1. Накреслити ескіз зразка до руйнування.

2. Виміряти діаметр і довжину робочої частини зразка.

3. Встановити зразок в машину КМ-50-1 і виконати його скручу­вання до руйнування.

4. Вийняти зразок з машини, познайомитися з характером руйну­вання і зробити ескіз зразка після руйнування. Виміряти діаметр і довжину робочої частини зразка після руйнування.

5. Накреслити у звіті діаграму скручування.

6. Повторити операції п.п. 1-5 для зразка іншого матеріалу.

7. Обчислити розрахункові характеристики матеріалу, результати обчислень занести в таблицю.

8. Результати досліджень занести в таблицю звіту.

Контрольні питання

1. Які напруження діють при крученні і як розподіляються по перерізу?

2. Як знаходяться напруження при крученні?

3. Як ведеться розрахунок на міцність при крученні?

4. Як знаходиться кут закручування при крученні?

5. Чому рівні I_P і W_P для площі кола?

Звіт з лабораторної роботи №4 Випробування на кручення зразків пластичного та крихкого матеріалу

Група______ Курс_____ Студент_______________________________

1. Ескіз зразка до руйнування

2. Характер руйнування ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Ескіз зразка після руйнування

4. Діаграма скручування

5. Результати досліджень

Матеріал	Діаметр і довжина, мм				WP, мм3	Момент, Н мм		Напруження МПа		Примітка
	до руйнування		після руйнування
	d0	l0	d1	l0		Тпц	Твк
Сталь
Чавун

Розрахунки.

=

=

=

=

=

Висновки___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата________________ Підпис студента______________

Дата________________ Підпис викладача_____________