Методические указания по выполнению лабораторных работ на учебной испытательной машине УИМ 20 (стр. 4 )

Диаграмма сжатия низкоуглеродистой стали (рис.2.7.) на участке ОГ практически совпадает с диаграммой растяжения этого материала. На диаграмме сжатия отсутствует точка, соответствующая пределу прочности, поэтому предел прочности установить невозможно. Испытания на сжатие материала, находящегося в пластичном состоянии, прекращают при деформации, примерно равной 50%.

Рис. 2.7. Диаграмма сжатия низкоуглеродистой стали.

Условные пределы пропорциональности упц и текучести у0.2  определяются тем же методом, что и при растяжении (см. раб №1).

Серый чугун в нормальных условиях находится в пластичном состоянии, диаграмма сжатия серого чугуна приведена на рис 2.8.

Рис.2.8.

Строго говоря, на диаграммах растяжения и сжатия серого чугуна, где соблюдается закон Гука.

4. Порядок выполнения лабораторной работы

4.1 Проведение эксперимента.

Измерить штангенциркулем диаметр и длину образцов, записать их размеры в лабораторный журнал. Установить образец в приспособление, которое предохраняет персонал от осколков образцов хрупких материалов при разрушении. Провести испытания, предварительно ознакомившись с описанием применяемой испытательной машины. В процессе испытаний  записать диаграмму сжатия образца. При испытании образца из пластичного материала испытания прекратить, достигнув деформации, равной 50%, при испытании образца из хрупкого материала испытания прекратить после разрушения. Измерить диаметр и длину образца после испытаний.

4.2. Обработка результатов эксперимента.

На диаграммах сжатия образцов найти точки, соответствующие пределам пропорциональности, текучести и прочности, используя их определения, приведенные в работе №1. Записать координаты этих точек.  Вычислить пределы пропорциональности, текучести и прочности. Построить диаграммы сжатия материалов. Сопоставить свойства различных материалов при сжатии.

Лабораторная работа №3

Испытание на срез

Цель работы: экспериментальное определение предела среза Характеристика лабораторной установки. Для испытаний на срез используется разрывные или универсальные испытательные машины, оснащенные специальными приспособлениями, обеспечивающие испытания по схеме одиночного или двойного среза. Наиболее широко используется схема двойного среза. Краткие теоретические сведения. При испытании на срез цилиндрический образец плотно вставляется в приспособление (рис.3.1.) и нагружается до разрушения.

приспособление

образец
Рис. 3.1. Схема испытаний на двойной срез                

Испытание образцов металлов на срез воспроизводит условия работы металла в заклепках. Данные этих испытаний используются для выбора допускаемых напряжений при условных расчетах на прочность заклепочных и болтовых соединений.  На результаты испытаний на срез влияют: абсолютный размер образца, ширина опорных поверхностей деталей приспособления, зазоры между образцом и деталями приспособления, поэтому необходимо унифицировать условия этого испытания. Поэтому напряженное состояние металла в местах среза оценивают условно касательными напряжениями, распределение которых по сечению среза принимается равномерным. Величину этих условных напряжений рассчитывается по формуле (двойной срез)

       

               = ,

Где         касательное напряжение в плоскости среза,

  - максимальное значение среза общей силы

  A=

Порядок выполнения работы

Цилиндрический образец диаметром вставляется в отверстия, которые выполнены во вкладышах, изготовленных из закаленной стали (твердость не менее 5860 НКС). Остальные сегменты приспособления могут быть выполнены из низкоуглеродистой стали. Нагружаем приспособление и образец, записывая диаграмму F вплоть до разрушения образца (разделения его на части). В качестве силы следует взять наибольшее значение силы, которую выдержит образец. Затем вычисляем предел прочность материала при срезе =  .

Лабораторная работа № 4

Испытание образцов материалов на изгиб.

Цель работы. Экспериментальное определение предела пропорциональности, предела текучести пластичного материала и предела прочности хрупкого материала при изгибе. Характеристика лабораторной установки. Для проведения испытаний образцов на изгиб применяются универсальные испытательные машины, оснащённые приспособлением, на котором устанавливается образец и осуществляется нагружение по одной из применяемых схем. Краткие теоретические сведения. Испытание на изгиб находит широкое применение для исследования механических свойств материалов, находящихся в малопластичном и хрупком состоянии.

Образцы круглого или прямоугольного поперечного сечения устанавливаются на две неподвижные шарнирные опоры и нагружаются силами, перпендикулярными оси образца. Применяются две схемы нагружения. Первая схема представлена на рис. 4.1 («трёхточечный» изгиб).

Рис. 4.1. Нагружение образца по схеме «трёхточечного» изгиба и эпюра изгибающего момента .

Сила F приложена в середине пролёта (посередине расстояния между опорами). Изгибающий момент переменной по оси образца, наибольшее его значение в среднем сечении образце равное

                        =

Вторая схема представлена на рис.4.2 («четырехточечный изгиб»)

Рис. 4.2. Пагружение образца по схеме «четырёхточечного» изгиба и эпюра изгибающего момента.

Силы приложены на одинаковых расстояниях, а от опор в среднем участке образца длинной  , реализуется «чистый изгиб». Наибольшее значение изгибающего момента возникает в среднем участке образца равное

                       

В изгибаемом образце создается неоднородное напряженное состояние, что приводит к значительным трудностям при оценке механических свойств материалов при изгибе.

       Испытание на изгиб обычно сопровождается измерением прогиба f испытуемого образца, чаще всего посередине пролета , т. е. наибольшего прогиба. Процесс испытания на изгиб регистрируется в виде диаграммы изгиба в координатах « нагрузка F – прогиб f»

Испытание на изгиб пластичных материалов.

Для испытания на изгиб материалов, находящихся в пластичном состоянии, применяют образцы прямоугольного поперечного сечения. (рис.4.3)

Рис. 4.3. Эскиз образца.

Размеры образца: b=10мм, h=8мм, длина 10h

Диаграмма изгиба для пластичных материалов имеет вид, представленный на рис.4.4.

Рис. 4.4. Диаграмма изгиба образца из пластичного материала.

На участке ОА соблюдается закон Гука, т. е. максимальное нормальное напряжение

                       = ,

Где                 - изгибающий момент в сечении образца;