Методические указания по выполнению лабораторных работ на учебной испытательной машине УИМ 20 (стр. 1 )

МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ

на учебной испытательной машине УИМ 20

Лабораторная работа №1

Испытание на растяжение.

1. Цель работы.  Экспериментальные определения механических характеристик материалов: предел текучести ут, предел прочности ув, истинного сопротивления разрыву Sk, относительного удлинения у и относительного сужения Ш после разрыва.

2. Характеристика лабораторной установки. Для определения механических характеристик материалов используется испытательные машины. При проведении испытаний должны соблюдаться следующие основные условия: качественное центрирование образца в захватах испытательной машины; плавность нагружения;  скорость перемещения активного захвата при испытании до предела текучести не более 0,1, за переделом текучести – не более 0,4 длины расчетной части образца, выраженная в мм/мин; возможность приостанавливать нагружение с точностью до одного наименьшего деления шкалы силоизмерителя; плавность разгружения.

3. Краткие теоретические сведения. При испытании на растяжение образец определенной формы и размеров (рис 1.1) из исследуемого материала прочно закрепляется своими концами (головками) в захватах испытательной машины и подвергается непрерывному, плавному деформированию до разрушения. При этом регистрируется зависимость между растягивающей нагрузкой и удлинением расчетной части образца в виде диаграммы растяжения образца. Для испытаний на растяжение применяют стандартные образцы по ГОСТ 1497-84, который предусматривает семь типов образцов. Один из типов предоставлен на рис 1.1.

Рис. 1.1 Эскиз образца.

       Здесь                 – диаметр расчётной части образца,

                        -  длина расчётной части образца

                       - длина рабочей части образца

Должно соблюдаться соотношение

               

Отношение  к должно быть строго определенным. ГОСТ 1497-84 предусматривает = 10 или =5.

       

Диаграммы растяжения образцов малоуглеродистой стали (C0,3%),

конструкционной стали (C0,35%) и серого чугуна приведены на рис. 1.2а, 1.2б, 1.2в.

                       а                                        б                        в

Рис. 1.2 Диаграммы растяжения образцов:

                                       а – низкоуглеродной стали

                                       б – конструкционной стали

                                       в  – серого чугуна

Рассмотрим более подробно диаграммы растяжения образца из низкоуглеродистой стали (рис. 1.3)

Рис. 1.3. Диаграмма растяжения образца из низкоуглеродистой стали.

       Начальный участок диаграммы – прямая, т. е. между усилием F и удлинением прямая пропорциональная зависимость – образец подчиняться закону Гука. В точке A диаграммы закон Гука нарушается. Зависимость между усилием и удлинением становится нелинейной. На диаграмме имеется горизонтальный участок (участок БВ), называемый «площадкой текучести». В этой стадии испытания образец удлиняется (деформируется) практически при постоянном усилии. Это явление называется «текучестью» и происходит во всем объеме рабочей части образца. В точке В «площадка текучести» заканчивается и начинается «участок упрочнения», В конечной точке Д этого участка достигается максимальное усилие, которое может воспринять образец. Далее начинается участок «разрушения» или «участок местной текучести». На образце появляется местное утонение («шейка»). Диаметр «шейки» уменьшается по мере деформирования образца и образец разрывается по наименьшему сечению «шейки».

       Если при испытании на растяжение нагружение приостановить, например, в точке Г диаграммы, и осуществить разгружение образца, то окажется, что диаграмма разгружения и диаграмма предыдущего нагружения не совпадают. Линия разгружения почти прямая, параллельная начальному линейному участку диаграммы растяжения образца. Такой характер деформирования образца при его разгружении называется законом разгрузки, который, следовательно, заключается в не совпадении законов нагружения и разгружения и прямой пропорциональной зависимости между уменьшением усилия и уменьшением накопленного ранее ( при нагружении) удлинения.        Если осуществить повторное нагружение, то диаграмма до точки  Г будет совпадать с линией разгружения, а затем будет совпадать с диаграммой растяжения образца при однократном нагружении.

       Такой характер деформирования называется законом повторного нагружения и заключается в прямой пропорциональной зависимости приращения усилия и приращения удлинения, которая сохраняется до усилия, достигнутого при первичном нагружении.

       Если осуществить разгружение образца в пределах участка 0А, то законы нагружения, разгружения и повторного нагружения совпадают.

       Удлинение образца при его деформировании за пределы точки А диаграммы складывается из упругого удлинения, подчиняющегося закону Гука, и пластического удлинения (рис. 1.3), т. е.

                               

Где - полное удлинение расчетной части образца,

  – упругое удлинение расчетной части образца,

        - пластическое удлинение расчетной части образца.

       При разгружении образца, получившего упругое и пластическое удлинение, упругое удлинение уменьшается, а пластическое сохраняется неизменным.

       Диаграмма растяжения образца позволяет оценить поведение материала образца в упругой и упруго-пластической стадиях деформирования, определить механические характеристики материала.

       Для получения численно сопоставимых между собой механических характеристик материалов диаграммы растяжения образцов перестраивают в диаграммы растяжения материалов, т. е. в зависимости между напряжением и деформацией.

                       Полагают, что в расчетной части образца напряжение

                                       у =

Где        F – сила, действующая на образец;