Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Определение упругих постоянных материала

Цель работы: определить коэффициент Пуассона и модуль продольной упругости стали из опыта на сжатие.

Коэффициент Пуассона и модуль продольной упругости Е характеризуют упругие свойства материала и определяются из опытов на растяжение или сжатие.

При растяжении и сжатии изменяются продольные и поперечные размеры стержня, а именно: при растяжении длина стержня увеличивается, а поперечные размеры уменьшаются, при сжатии - наоборот.

Абсолютная величина отношения относительной поперечной деформации к относительной продольной является постоянной для каждого материала (в пределах применимости закона Гука) и называется коэффициентом Пуассона

(19)

Коэффициент Пуассона характеризует способность материала к поперечным деформациям при растяжении и сжатии. Значения для всех материалов колеблется в пределах от 0 до 0,5. Для большинства материалов (в том числе и стали) относительная поперечная деформация в 3 – 4 раза меньше относительной продольной .

В расчетах на прочность и жесткость для стали обычно принимается значение = 0,3.

Модуль продольной упругости Е является коэффициентом пропорциональности в законе Гука при растяжении – сжатии

(20)

и характеризует сопротивление материала продольным деформациям.

Модуль упругости Е измеряется в тех же единицах, что и напряжение , и для стали имеет значение Е = МПа.

Закон Гука (20) для стержня постоянного сечения можно записать в следующем виде:

(21)

где – абсолютная продольная деформация,

F – растягивающая (сжимающая) сила,

l – длина стержня,

A – площадь поперечного сечения.

Как следует из формулы (21), чем больше Е, тем меньше продольная деформация при прочих равных условиях.

Величина EA называется жесткостью при растяжении и сжатии.

ТЕНЗОДАТЧИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Основным средством измерения деформаций в элементах конструкций является проволочные и фольговые тензодатчики сопротивления (тензорезисторы).

Принцип действия тензодатчиков сопротивления основан на изменении электрического сопротивления проводника при его деформации.

Основой проволочного тензодатчика (рис.14) является решетка 1, выполненная в виде нескольких петель проволоки диаметром 25 35 мк с высоким омическим сопротивлением (константен, нихром и др.). К концам решетки припаяны выводы 2 большего сечения для подключения датчика к измерительной аппаратуре. Сверху и снизу на решетку наклеивается тонкая полоска бумаги 3 для изоляции.

Решетка фольгового тензодатчика изготавливается травлением из листа металлической фольги толщиной 1 – 10 мк.

Основными характеристиками тензодатчиков являются: база S, активное сопротивление R, коэффициент тензочувствительности .

Базой тензодатчика S называется длина его петель (рис.14). В настоящее время выпускаются тензодатчики базой 1, 3, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 мм. Активные сопротивления R тензодатчиков находятся в пределах 50 – 400 0м.

Коэффициентом тензочувствительности называется отношение относительного сопротивления к относительной деформации тензодатчика .

Тензодатчик наклеивается на поверхность исследуемой детали таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с направлением, в котором необходимо измерить деформацию. Затем с помощью выводов тензодатчик подключается к измерительному прибору по мостовой схеме (рис.15), где – тензодатчик, G – гальванометр, U – источник питания.

До нагружения детали производится уравновешивание (балансировка) моста с помощью переменного сопротивления r и по шкале прибора снимается отсчет.

После приложения нагрузки в детали возникают деформации, которые через слой клея передаются решетке тензодатчика. Происходит изменение длины и диаметра проволоки решетки, а следовательно, изменение ее омического сопротивления. В измерительной диагонали появляется ток, пропорциональный деформации детали. Снова производится уравновешивание моста и снятие нового отсчета. По разности отсчетов и цене деления измерительного прибора определяется относительная деформация детали в направлении продольной оси тензодатчика.

Напряжения вычисляются по измеренным деформациям с помощью закона Гука (если деформации упругие).

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Испытания производятся путем сжатия на испытательной машине стального образца (рис.16) прямоугольного поперечного сечения .

Для измерения деформаций в продольном и поперечном направлениях на образец наклеено 4 тензодатчика: два в продольном направлении (T₁,Т₄) и два в поперечном (Т₂, Т₃).

Проведение испытания

1. Установить образец на нижнюю траверсу испытательной машины.

2. Подключить тензодатчики к измерителю деформаций.

3. Записать начальные показания тензодатчиков