 |
Испытание на сжатие пластичных и хрупких материалов
|
|
|
|
Цель работы.
1. Определить механические характеристики материалов: для пластичных – предел пропорциональности, для хрупких – временное сопротивление.
2. Сравнить поведение пластичных и хрупких материалов при испытании на сжатие.
Испытания на сжатие распространены гораздо меньше, чем испытания на растяжение. Как правило, испытанию на сжатие подвергают такие материалы, как дерево, чугун, бетон и некоторые другие хрупкие материалы, которые лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению и применяются для изготовления элементов конструкций, работающих на сжатие.
Рассмотрим особенности поведения пластичных и хрупких материалов при испытаниях на сжатие.
Для испытаний на сжатие применяют образцы либо цилиндрической формы, либо в форме кубика. При испытании металлов (сталь, бронза, дюраль, чугун и др.) применяются образцы цилиндрической формы, причем во избежание искривления высота h цилиндрического образца не должна превышать двух-трех диаметров d.
Образцы в форме кубика применяются при испытании бетона, камня, дерева и т.д.
1. Сжатие пластичных материалов.
На рис.5 приведена диаграмма сжатия образца из малоуглеродистой стали. В начале диаграммы так же, как при растяжении, имеется прямолинейный участок OА, выражающий пропорциональную зависимость между нагрузкой и деформацией (закон Гука). Точка А диаграммы соответствует пределу пропорциональности 
при сжатии
(10)
где 
– начальная площадь поперечного сечения образца.
После перехода через предел пропорциональности наблюдается более быстрый рост деформаций, причем от точки В диаграммы деформации растут без увеличения нагрузки – материал течет. Точка В диаграммы соответствует пределу текучести 
|
|
|
при сжатии
(11)
При нагрузке 
, соответствующей пределу текучести, образец получает заметные остаточные деформации, которые выражаются в его укорочении и увеличении поперечного сечения. Вследствие сил трения между торцами образца и опорными поверхностями испытательной машины образец принимает бочкообразную форму (рис.6).
Для дальнейшей деформации образца необходимо увеличивать нагрузку – кривая на диаграмме сжатия (рис.5) идет резко вверх. Образец расплющивается в тонкий диск, не обнаруживая признаков разрушения. Поэтому временное сопротивление 
при сжатии пластичных материалов не определяется.
При сжатии пластичных материалов так же имеет место явление наклепа.
У пластичных материалов пределы пропорциональности и пределы текучести при испытании на растяжение и сжатие практически одинаковы.
2.Сжатие хрупких материалов.
Хрупкие материалы при сжатии разрушаются при малых деформациях. Разрушение происходит внезапно с образованием трещин по наклонным или продольным плоскостям. Временное сопротивление при сжатии таких материалов как чугун, бетон и камень в два и более раз превышает временное сопротивление при растяжении.
Диаграмма сжатия чугуна (рис.7) не имеет прямолинейного участка. Точка E диаграммы соответствует временному сопротивлению 
при сжатии
(12)
Разрушение чугунных образцов, а так же образцов из некоторых марок алюминиевых сплавов, происходит по плоскости (рис.8), наклоненной к оси образца на угол, близкий к 45° от действия максимальных касательных напряжений.
Подготовка образцов к испытании
Измерить диаметр d и высоту h образцов. Вычислить начальную площадь поперечного сечения 
каждого образца.
Проведение испытания 1
1. Установить образец из пластичного материала С стали, бронзы и др.)
на нижнюю траверсу испытательной машины.
|
|
|
2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.
3. Плавно нагружать образец усилием (до 60 
70кН).
4. Разгрузить образец.
5. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.
Обработка результатов испытания I
1. На диаграмме сжатия установить точку А (рис.5) в конце прямолинейного участка.
2. Измерить ординату точки А в мм и умножить ее на масштаб диаграммы (1мм – 500Н). Полученное значение 
записать в журнал лабораторных работ.
3. Вычислить предел пропорциональности 
при сжатии по формуле (10).
4. Сравнить 
с пределом пропорциональности 
при растяжении
(см. лаб.работу № 1).
5. В журнале лабораторных работ начертить диаграмму сжатия и выполнить эскиз образца до и после испытания.
Проведение испытания 2
1. Установить образец из хрупкого материала (чугуна, дюрали и др.) на нижнею траверсу испытательной машины.
2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.
3. Плавно нагружать образец усилием до разрушения.
4. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.
Обработка результатов испытания 2
1. На диаграмме сжатия установить точку Е (рис.7) в том месте, где диаграмма достигает максимума.
2. Измерить ординату точки Е в мм и умножить ее на масштаб диаграммы (1мм – 500Н). Полученное значение 
записать в журнал лабораторных работ.
3. Вычислить временное сопротивление 
при сжатии по формуле (12).
4. В журнале лабораторных работ начертить диаграмму сжатия и выполнить эскиз образца до и после испытания.
РАБОТА №3
|
|
|
