Испытание на растяжение стандартного стального образца
Стр 1 из 10Следующая ⇒ Сопротивление Материалов. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех специальностей по дисциплине
Белгород 2009
УДК 620.1 ББК 30.121 С
Составитель канд. техн. наук, доц. В.П. ПОТЕЛЕЖКО Рецензент канд. техн. наук, доц. А. А. СОКОЛОВ
Сопротивление материалов. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех специальностей.
С – Белгород: Изд-во БГТУ, 2009. – 54 с. Изложены краткие теоретические сведения и методика проведения лабораторных работ. Лабораторный практикум предназначен для студентов всех специальностей. Издание публикуется в авторской редакции.
УДК 620.1 ББК 30.121 © Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В.Г. Шухова, 2009 РАБОТА № 1 ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ СТАНДАРТНОГО СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА Цель работы: определить механические характеристики материала образца. Все материалы, применяемые в машиностроении, а также в промышленном и гражданском строительстве, делятся на пластичные и хрупкие. Разрушения первых предшествуют значительные пластические деформации, разрушению вторых - сравнительно небольшие деформации (иногда только упругие). К пластичным материалам относятся многие марки стали (кроме инструментальных, пружинных и некоторых других специальных сталей), бронза, латунь, алюминиевые сплавы и другие материалы; к хрупким - специальные стали, чугун, камень, бетон, керамика, стекло и др. Свойства пластичности и хрупкости определяются не только природой материала, но и другими факторами: температурой, характером и скоростью нагружения и т.п. Поэтому более правильно говорить не о пластичных и хрупких материалах, а о пластичных и хрупких состояниях материала.
Один и тот же материал оказывает различное сопротивление разрушению в зависимости от вида деформации - растяжение (сжатие), изгиб, кручение, срез, а также в зависимости от характера приложенных нагрузок - статические, повторно-переменные, ударные. Определение механических характеристик материала при различных видах деформации и нагружения производится путем соответствующих лабораторных испытаний. Наиболее важные и полные сведения о механических свойствах материалов получают путем испытания на растяжение образцов медленно возрастающей нагрузкой. В результате этих испытаний определяются следующие механические характеристики: предел пропорциональности Характеристики Испытания на растяжение производятся либо на цилиндрических образцах, либо на плоских (рис.1). Образцы состоят из рабочей части длиной l постоянного поперечного сечения и утолщенных концевых частей (головок), которыми образец закрепляется в захватах испытательной машины. На рабочей части образца наносятся две риски на расстоянии Испытания на растяжение производятся на специальных испытательных машинах, которые автоматически записывают зависимость между растягивающей нагрузкой F и абсолютным удлинением образца На рис.2 представлена диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали.
Начало диаграммы от точки 0 представляет прямую линию, что указывает на пропорциональную зависимость между нагрузкой и удлинением образца (закон Гука). Пределом пропорциональности Предел пропорциональности определяется как отношение
где
Для стали Ст.3 предел пропорциональности Пределом упругости
где
Для стали Ст.3 предел упругости Если нагрузка, растягивающая образец, меньше На практике различием между
В период текучести образец получает значительное остаточное удлинение, достигающее двух и более процентов [5]. Пределом текучести (физическим)
где Многие материалы, как например, высокоуглеродистые и легированные стали, бронза, латунь, дюраль и др. не имеют явно выраженной площадки текучести. Для таких материалов определяется условный предел текучести
где После стадии текучести материал оказывает возрастающее сопротивление растяжению и диаграмма идет вверх по кривой DE, называемой участком упрочнения. Удлинение образца сопровождается увеличением нагрузки, но более медленным, чем на начальном участке OA. Напряжение
Для стали Ст.3 временное сопротивление До момента достижения нагрузкой максимального значения удлинения распределялись равномерно по длине образца; диаметр
Отрезок OK на горизонтальной оси диаграммы представляет остаточное удлинение образца после разрыва, а KG – упругую деформацию, исчезающую после разрыва. Относительным удлинением после разрыва называется отношение
где Для стали Ст.3 Относительное удлинение
где Площадь диаграммы OABCDMEPG представляет полную работу W, затраченную на разрыв образца. Величина этой работы зависит как от механических характеристик материала, так и от размеров образца. Чтобы исключить размеры образца принято относить работу W к объему образца Отношение
Если испытуемый образец разгрузить в одной из точек зоны упрочнения, например, при нагрузке, соответствующей точке M (рис.2), то в процессе разгрузки зависимость между силой F и удлинением При повторном нагружении этого образца зависимость между нагрузкой и удлинением изобразится прямой NM. Следовательно, предел пропорциональности материала повысится и будет равен тому напряжению, до которого первоначально был растянут образец. При дальнейшем увеличении нагрузки кривая диаграммы совпадет с MEP. Остаточное удлинение образца при повторном растяжении будет меньше на величину ON, чем в образце, не подвергавшемся предварительной пластической деформации. Таким образом, предварительное растяжение за предел текучести повышает предел пропорциональности стали и уменьшает остаточное удлинение после разрыва, т.е. делает ее более хрупкой. Так как площадь диаграммы NMEPG меньше площади OABCDMEPG, то предварительно растянутый за предел текучести образец будет хуже сопротивляться ударным нагрузкам. Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования называется наклепом [6]. Наклеп проявляется еще в большей степени после старения (длительная выдержка образца после наклепа). В этом случае еще больше повышается предел пропорциональности, и, кроме того, увеличивается временное сопротивление.
Подготовка образца к испытанию 1. Измерить диаметр По наименьшему диаметру вычислить начальную площадь поперечного сечения образца 2. На рабочей части образца нанести (карандашом, мелом и т.д.) две риски на расстояние
Проведение испытания 1. Установить образец в захватах испытательной машины. 2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги. 3. Плавно нагружать образец усилием до разрушения. 4. Извлечь из захватов машины обе части образца. Из записывающего устройства извлечь диаграмму растяжения.
Обработка результатов испытания 1. Обработка образца: 1.1. Сложить плотно обе части образца в месте разрыва. 1.2. Измерить наименьший диаметр 1.3. Измерить расстояние 2. Обработка диаграммы растяжения: 2.1. На диаграмме растяжения установить: точку А – в конце прямолинейного участка, точки С и D – в том месте, где диаграмма горизонтальна, точку Е – в том месте, где диаграмма достигает максимума. 2.2. Измерить в мм ординаты точек A, С, E и результаты умножить на масштаб диаграммы (1мм – 500Н). Полученные соответственно значения 2.3. Вычислить характеристики прочности 2.4. Вычислить полную работу W, затраченную на разрыв образца
где 2.5. Вычислить удельную работу 3. В журнале лабораторных работ начертить диаграмму растяжения и выполнить эскиз образца до и после испытания.
РАБОТА № 2
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|