Лабораторная работа по сопромату испытание на растяжение
Лабораторная работа №3 Испытания на растяжение малоуглеродистой стали
Цель работы:
1.Получить диаграмму растяжения;
2. Определить характеристики прочности материала;
3.Определить характеристики пластичности материала.
Оборудование и приборы:
1.Испытательная разрывная машина WР 300;
2.Штангенциркуль;
3.Образцы (сталь).
Теоретическая часть
При определении качества конструкционных материалов, выпускаемых промышленностью, одним из основных видов испытаний являются испытания на растяжение. Результаты испытаний позволяют судить о прочности материала при статических нагрузках, выбирать материал для проектируемой конструкции. Они являются основными при расчетах на прочность деталей машин и элементов конструкций.
Механические характеристики материалов зависят от многих факторов: вида нагружения, времени воздействия нагрузки, скорости нагружения, температуры, радиации и др.
Наиболее простыми являются испытания материалов при комнатной температуре t=20°С и статическом нагружении, когда dέ /dt~0,01мин-1
Механические характеристики делятся на три группы:
-характеристики прочности;
-характеристики пластичности;
-характеристики вязкости.
Характеристиками прочности измеряют силовую реакцию твердых тел на воздействие внешних нагрузок.Эта реакция постоянна в процессе нагружения и в ней явно прослеживаются несколько характерных зон (см.диаграмму нагружения).К характеристикам прочности относятся: предел пропорциональности, предел упругости. Предел текучести, предел прочности, разрушающее напряжение. Дадим определение этих понятий в порядке возрастания значений их величин.
Предел пророрциональности-это наибольший уровень условного напряжения при котором не наблюдается существенного нарушения закона Гука (каково удлинение, такова сила). Это напряжение определяется по формуле
где Fpγ нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности; Aпервоначальная площадь поперечного сечения образца.
Предел упругости – это наибольший уровень условного напряжения, при котором материал проявляет упругие свойства, заключающиеся в том, что образец практически полностью восстанавливает свои первоначальные размеры после снятия внешней нагрузки. Его определяют по формуле
где Fe нагрузка, соответствующая пределу упругости.
Предел текучести – это наименьший уровень условного напряжения, при котором наблюдается значительный рост деформаций образца при постоянной (или слегка уменьшающейся) нагрузке. Этот предел определяют по формуле
где Fy нагрузка, соответствующая пределу текучести.
Если в поведении материала не прослеживается площадка текучести (см. диаграмму нагружения) и стрелка силоизмерителя не останавливается на некоторый промежуток времени, то определяют условный предел текучести, соответствующий относительной деформации образца έ=0,002 или 0,2 %:
Предел прочности, чаще называемый временным сопротивлением, – это условное напряжение, соответствующее наибольшему уровню нагрузки, воспринимаемому образцом. Находят эту величину по формуле
где Fu наибольшая нагрузка на образец.
Разрушающее напряжение – это напряжение, при котором происходит разрыв образца. Этот предел не имеет особого практического значения и используется только при изучении процесса образования трещин. Разрушающие напряжения делятся на условные и истинные:
Условное
истинное
где Ffy разрушающая нагрузка; A1— площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.
Так как первоначальная площадь A приблизительно в два раза превышает площадь разрыва A1, а разрушающая нагрузка Ffy составляет приблизительно 80 % от наибольшей нагрузки Fu, то
Характеристиками пластичности измеряют деформативную реакцию твёрдых тел, т.е. их способность изменять свои размеры под воздействием нагрузок. Пластичность материала характеризуют две величины:
— относительное остаточное удлинение образца (в процентах)
— относительное остаточное сужение поперечного сечения (в процентах)
В этих формулах ℓ0, A0 длина расчётной части и площадь сечения до нагружения; ℓ1, A1 то же после разрыва образца.
Характеристикой вязкости измеряют способность твёрдых тел сопротивляться импульсному и ударному воздействию нагрузок. Количественным показателем этой характеристики является удельная работа внешних сил, затрачиваемая на деформирование и разрушение единицы объёма материала:
где W – работа, совершаемая машиной на растяжение образца вплоть до его разрыва; V0=A0ℓ0- объём расчётной части образца.
Для испытания на растяжение используются специально изготовленные образцы, которые вытачиваются из прутка или вырезаются из листа. Основной особенностью этих образцов является наличие длинной, сравнительно тонкой рабочей части и усиленных мест (головок) по концам для захвата.
Проводятся испытания цилиндрического образца, форма и размеры которого приведены на рис. 1.
Рис.1. Цилиндрический образец:
ℓ0=10d — расчетная длина образца, ℓ1=12,5√F — рабочая длина образца, ℓ2=10√F−ℓ0∕2 — длина конусообразной части образца, ℓ3=d — длина головки образца, L — полная длина образца , d=1,13√F — диаметр сечения расчетной и рабочей длины, d1=1,5√F — диаметр основания конуса (у головки), d2=2√F — диаметр головки образца.
Для замера деформаций на расчетной части образца отмечают отрезок, называемый расчетной длиной. Чаще всего применяются цилиндрические образцы, у которых расчетная длина равна десяти диаметрам (длинные образцы) и образцы с расчетной длиной равной пяти диаметрам (короткие образцы). Чтобы результаты испытаний образцов прямоугольного и круглого сечений были сопоставимы, в случае прямоугольного сечения в качестве характеристики, определяющей расчетную длину, принимается диаметр равновеликого круга.
На рис. 2 показан эскиз пропорционального цилиндрического образца до нагружения и после его разрыва.
Для получения сравнимых результатов испытаний образцы с цилиндрической или прямоугольной формой поперечного сечения рабочей части изготавливаются по ГОСТ 1497-84.
Рис. 2. Образец для испытания на растяжение: а – до нагружения; б – после разрыва
ДИАГРАММОЙ РАСТЯЖЕНИЯ называется график, показывающий функциональную зависимость между нагрузкой и деформацией при статическом растяжении образца до его разрыва. Эта диаграмма вычерчивается автоматически на разрывной машине специальным приспособлением. В нашей лаборатории для этой цели используется разрывная машина Р-10.
На рис. 3 показан примерный вид параметрической диаграммы растяжения малоуглеродистой стали в координатах: абсолютное удлинение Δℓ(t) − нагрузка F(t). В качестве параметра здесь выступает время нагружения, которое для простоты обычно не показывают.
Так как испытание проводят на гидравлической машине, в которой деформация является первичной (), а нагрузка вторичной (), то осью абсцисс (аргументом) является абсолютное удлинение Δℓ, а осью ординат (функцией) – нагрузка F, т.е. фактически мы имеем зависимость F=f(Δℓ), интерпретированную Гуком, проводившим опыты в упруго-пропорциональной зоне нагружения: «каково удлинение, такова сила». Однако в современной трактовке, с учётом того что в реальных условиях эксплуатации машин и сооружений первичной является нагрузка, функциональную зависимость обращают, полагая, что Δℓ=f(F), и обсуждают, как изменяется деформация образца в зависимости от нагрузки (какова сила, таково удлинение).
На диаграмме растяжения OABCDEG показаны 7 характерных точек, соответствующих определённому уровню нагрузки и ограничивающих 6 различных зон деформирования:
OA – зона пропорциональности (линейной упругости);
AB – зона нелинейной упругости;
BC – зона упругопластических деформаций;
CD – зона текучести (пластических деформаций);
DE – зона упрочнения;
EG – зона закритических деформаций.
На участке OA смещение атомов монокристаллов пропорционально приложенной нагрузке. Дефекты кристаллической решётки практически не проявляются.
На участке OB материал ведёт себя упруго. Поведение кристаллической решётки на участке AB характеризуется небольшой нелинейностью. Нужно заметить, что на участке пропорциональности OA материал ведёт себя одновременно и как абсолютно упругий (т. B всегда выше т. A).
На участке BC наблюдается нарастающая нелинейность в деформировании кристаллической решётки. Для выхода новых дислокаций (нарушений строения кристаллов) на поверхность монокристаллов требуется всё меньшее приращение внешней нагрузки .
На участке CD, называемом площадкой текучести, происходит лавинообразный выход дислокаций на поверхность, что приводит к значительному удлинению образца при почти постоянном уровне нагрузки, когда .
На участке DE после выхода на поверхность большей части дефектов кристаллической решётки материал самоупрочняется, и образец всё ещё способен воспринимать некоторое приращение нагрузки. Однако расстояние между атомами постепенно достигает критического значения (приблизительно в два раза больше первоначального), за которым происходит «разрыв» внутренних связей. При подходе к т. E деформации начинают локализоваться в области наиболее слабого сечения, где зарождается шейка образца.
На участке EG заканчивается формирование шейки. Происходит лавинообразное разрушение связей, когда процесс деформирования уже необратим и временное равновесие между внутренними силами и внешней нагрузкой возможно только при уменьшении последней. В т. G происходит разрыв образца. Его размеры восстанавливаются на величину упругой деформации, которая на 2 – 3 порядка меньше остаточных пластических деформаций. У многих материалов разрушение происходит без заметногообразования шейки.
Источник
Лабораторная работа 3
Тема: Испытание материалов на растяжение.
Цель
Изучить поведение материала при растяжении до разрушения; получить диаграмму растяжения и установить основные механические характеристики материала образца.
Теоретическое обоснование
Испытание на растяжение является наиболее распространённым видом испытания материалов, так как при нем наиболее ярко выявляются характеристики прочности и пластичности материалов. При определении качества материала, выпускаемого металлургической промышленностью, одним из основных видов испытания также принято испытание на растяжение.
При статических испытаниях на растяжение определяют следующие механические характеристики материалов:
Предел пропорциональности. σпц- наибольшее напряжение, для которого справедлив закон Гука.
Предел упругости. σу- наибольшее напряжение, при котором в образце не возникает остаточных деформаций.
Предел текучести. σт- напряжение при котором происходит рост пластической деформации без заметного увеличения нагрузки.
Предел прочности. σпч- наибольшее условное напряжение, которое определяется делением максимальной нагрузки, выдержанной образцом до разрушения, на первоначальную площадь его поперечного сечения.
Относительное остаточное удлинение при разрыве. σ – величина характеризующая пластичность материала. Она определяется отношением остаточного удлинения образца к его первоначальной длине.
Относительное остаточное сужение. ψ-величина, так же характеризующая пластичность материала. Она определяется отношением изменения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к первоначальной площади поперечного сечения.
Машина для испытания.
Для проведения испытаний на растяжение можно использовать универсальную испытательную машину УММ-5, испытательную машину Р-5, пресс Гагарина, испытательные машины ИМ-4Р, ИМ-12А, или ИМ-4А, а также универсальную гидравлическую машину УММ-20 или другие испытательные машины с механическим или гидравлическим приводом, имеющие диаграммный аппарат для регистрации результатов испытаний.
Порядок выполнения работы
1) Эскиз и размеры образца до испытания.
Диаметр d0=10 мм., расчетная длина l0=100 мм., начальная площадь поперечного сечения А0=78,5 мм2.
2) Виды и размеры образца после разрушения.
Диаметр шейки d1=6,5 мм., длина расчётного участка после разрыва l1=126 мм., площадь поперечного сечения образца после разрыва.
3) Схема диаграммы растяжения (с указанием характерных точек).
Усилие текучести Fт=17,3кН., максимальное усилие Fmax=32,2кН., усилие в момент разрыва Fразр=18кН.
4) Результаты испытания:
Предел текучести
=*1000=220,38 мПа.
Временное сопротивление
=*1000=410,19 мПа.
Истинное сопротивление разрыву
=*1000=1788,8 мПа.
Относительное удлинение
=*100%=20,6%.
Относительное сужение
=*100%=77%
Контрольные вопросы
1) По диаграмме растяжения можно определить пределы прочности, пропорциональности, упругости и текучести.
2) Для участка диаграммы от 0 до 22 кН. справедлив закон Гука.
3) Если материал предварительно вытянуть за предел текучести, то для него не будет справедлив закон Гука, кроме того, в нём будут возникать остаточные деформации, и он будет растягиваться без заметного увеличения нагрузки.
Источник
1. ВВЕДЕНИЕ
В методических указаниях к лабораторной работе № 1 «Испытание на растяжение образца из конструкционной стали» указывается цель работы, приводится характеристика испытуемого образца и дается методика проведения испытаний.
Для лучшего усвоения материала по теме растяжения и сжатия приводятся основные теоретические положения, позволяющие квалифицированно провести обработку полученной диаграммы Р-Δl и вычислить механические характеристики материала испытуемого образца. Даны также рекомендации как провести анализ полученных результатов и сделать правильные выводы по выполненной лабораторной работе.
Завершаются методические указания перечнем возможных вопросов при защите отчета по этой лабораторной работе. А в качестве предисловия перед описанием первой лабораторной работы приводятся рекомендации к оформлению отчета по лабораторным работам.
2. РЕКОМЕНДАЦИИ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
По каждой выполненной работе студентом оформляется отчет. В содержании отчета отражаются следующие основные моменты:
- название лабораторной работы,
- цель лабораторной работы,
3) оборудование, приборы и инструменты, используемые при проведении лабораторной работы,
4) характеристика образцов до испытания (форма и геометрические размеры, материал),
- краткие сведения из теории по теме выполняемой работы,
- порядок проведения испытаний,
- результаты испытаний (журнал наблюдений, характеристика образцов после испытаний и т.п.),
- обработка результатов испытаний и их анализ,
- выводы по выполненной лабораторной работе.
Для оформления отчета по лабораторным работам можно использовать отдельную тетрадь или листы форматом 210 χ 297 мм, сброшюрованные в общепринятой форме. В конце семестра отчет по лабораторным работам сдается преподавателю.
3. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получить диаграмму растяжения, вычислить механические характеристики конструкционной стали при растяжении и по ним определить марку конструкционной стали испытуемого образца.
4. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ
Испытательная машина – УММ-5. Штангенциркуль.
5. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦА
Для испытания на растяжение используются специально изготовленные образцы, которые вытачиваются из прутка или вырезаются из листа. Основной особенностью этих образцов является наличие длинной, сравнительно тонкой рабочей части и усиленных мест (головок) по концам для захвата.
Для получения сравнимых результатов испытаний образцы с цилиндрической или прямоугольной формой поперечного сечения рабочей части изготавливаются по ГОСТ 1497-84. Проводятся испытания цилиндрического образца, форма и размеры которого приведены на рис. 1.
Рис.1. Цилиндрический образец: I 0 – расчетная длина образца = ΙΟ*d ,
l1 – рабочая длина образца = 12,5·
,
l 2 – длина конусообразной части образца = 10
-1 0 / 2 ,
l3 – длина головки образца = d ,
L – полная длина образца ,
d – диаметр сечения расчетной и рабочей длины =1,13·
,
d1 – диаметр основания конуса (у головки ) = 1,5·
d2 – диаметр головки образца = 2·
Для замера деформаций на расчетной части образца отмечают отрезок, называемый расчетной длиной.
Чаще всего применяются цилиндрические образцы, у которых расчетная длина равна десяти диаметрам (длинные образцы) и образцы с расчетной длиной равной пяти диаметрам (короткие образцы). Чтобы результаты испытаний образцов прямоугольного и круглого сечений были сопоставимы,
в случае прямоугольного сечения в качестве характеристики, определяющей расчетную длину, принимается диаметр равновеликого круга.
6. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Основным и наиболее распространенным является испытание на растяжение, при котором удается получить наиболее важные характеристики материала, находящие прямое применение в расчетной практике.
При растяжении образца изучают зависимость между действующей нагрузкой и соответствующим удлинением. Графическое изображение этой зависимости называют диаграммой растяжения. Типичная для конструкционных сталей диаграмма растяжения показана на рис.2.
Ρ
О F Ε
Рис.2. Типичная диаграмма растяжения конструкционных сталей
По оси ординат отложены усилия Ρ в масштабе сил, а по оси абсцисс – удлинение образца Δl в масштабе удлинений. Полученная кривая условно может быть разделена на четыре участка.
Участок ОА – прямолинейный, носит название зоны упругости, здесь материал подчиняется закону Гука:
l=Pl/EF
Участок АВ называется зоной текучести, а горизонтальный отрезок этого участка – площадкой текучести. Здесь происходит существенное изменение длины образца без заметного увеличения нагрузки. Наличие площадки текучести для материалов не является обязательным. Во многих случаях при испытаниях на растяжение площадки текучести нет. Такое типично для алюминия, отожженной меди, для высококачественных легированных сталей и других материалов.
Участок ВС называется зоной упрочнения. Здесь удлинение образца сопровождается возрастанием нагрузки, но значительно более медленно (в сотни раз), чем на упругом участке.
Если в произвольной точке К зоны упрочнения ВС (рис. За.), образец разгрузить, то в процессе разгрузки зависимость между силой Ρ и удлинением
l изобразится прямой KL. Как показывает опыт, эта прямая параллельна прямой ОА. Таким образом, при разгрузке деформация полностью не исчезает. Она лишь уменьшается на величину упругой части (отрезок LM). Отрезок OL представляет собой остаточное или пластическое удлинение. Таким образом, полная деформация (отрезок ОМ) состоит из упругой и остаточной (пластической) частей, т.е. Δl = Δl упр+ Δ/ ост.
Если образец был нагружен в пределах участка ОА, а затем разгружен, то удлинение будет чисто упругим (Δ I ост = 0 ) и образец вернется в исходное состояние. Таким образом при повторном нагружении образца диаграмма растяжения идет по прямой LК и возвращается на кривую KCD так, как будто промежуточной разгрузки не было.
Предположим, что у нас имеется два одинаковых образца, изготовленных из одного и того же материала. Один из образцов до испытания нагружению не подвергался, другой образец был нагружен до точки К, а после разгрузки снят с машины. Испытывая первый образец, мы получим обычную диаграмму растяжения OABCD, показанную на рис.За. При испытании второго образца отсчет удлинения будет производиться, естественно, от ненагруженного состояния и остаточное удлинение OL учтено не будет (при нагружении диаграмма пойдет по прямой LK). В результате получим укороченную диаграмму (рис.36.). Отрезок МК соответствует силе предварительного нагружения. Таким образом, вид диаграммы растяжения для одного и того же материала зависит от степени предварительного нагружения. Очень важно, что отрезок LK больше отрезка ОА.
D
Μ
F Ε
L M PEL
Рис.3. Диаграммы растяжения ‘
а – полная для предварительно незагруженного образца,
б – укороченная для предварительно загруженного до т.К образца
Следовательно, в результате предварительного нагружения. материал приобретает способность воспринимать без остаточных удлинений большие нагрузки. Это явление называется наклепом и широко используется в технике.
В конце зоны упрочнения на образце намечается место будущего разрыва и начинается образование так называемой шейки -местное сужение образца ( рис.4.).
Рис.4. Местное сужение образца – шейка
Деформации до этого распределяются равномерно по всему образцу. С момента начала образования шейки, деформации преоб-ретают местный характер, концентрируясь около какого – то сечения, оказавшегося самым слабым в силу случайных факторов -здесь и образуется шейка. По мере растяжения образца уменьшение площади сечения шейки прогрессирует.
Когда относительное уменьшение площади сечения шейки сравнивается с относительным возрастанием напряжения, сила Ρ достигает максимума (точка С). В дальнейшем удлинение образца происходит с уменьшением силы, хотя среднее напряжение в поперечном сечении шейки и возрастает. Удлинение образца носит в этом случае местный характер и поэтому участок CD называется зоной местной текучести. Точка D соответствует разрушению образца. У многих материалов разрушение происходит без заметного образования шейки.
Диаграммы растяжения, записанные испытательной машиной в координатах (Ρ –
l), зависят не только от материала,но и от размеров образца. Удобнее пользоваться диаграммой, у которой по оси ординат откладывается усилие, деленное на первоначальную площадь сечения образца fo , а по оси абсцисс – удлинение отнесенное к расчетной длине образца I о. Величина σ=Ρ/Fο называется напряжением, а величина ε=Δl / lo относительным удлинением. Так как fо и iо постоянны, то диаграмма σ-ε ( рис.5.) имеет тот же вид, что и диаграмма растяжения в координатах (Ρ-Δl), но будет характеризовать уже не свойства образца, а свойства материала. В случае необходимости вместо диаграммы σ-ε, можно использовать диаграмму растяжения (Ρ-Δl), пересчитав предварительно масштабы.
Рис.5. Диаграмма напряжений (условная)
Отметим на диаграмме характерные точки и дадим определения соответствующих им числовых величин.
Пределом пропорциональности σπΐί= Рпц / fо называется наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука σ=Ε·ε. Величина предела пропорциональности зависит от степени точности, с которой начальный участок диаграммы можно рассматривать как прямую. Степень отклонения кривой σ- ί'(ε) от прямой определяют по величине угла, который составляет касательная к диаграмме с осью σ. По закону Гука тангенс этого угла равен 1/Е . Обычно считают, что если тангенс угла между касательной к диаграмме и осью σ оказался на 50% большим, чем 1/Е, то предел пропорциональности достигнут.
Пределом упругости σу= Ру / fо называется такое предельное напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций. Для того, чтобы найти предел упругости, необходимо, очевидно, после каждой дополнительной нагрузки образец разгружать и смотреть, не появились ли остаточные деформации. Величина предела упругости, как и предела пропорциональности, зависит от точности, с которой производятся измерения. Обычно остаточную деформацию, соответствующую пределу упругости принимают в пределах
ОСТ = (l ч- 5) · КГ3, т.е. 0,001% – 0,005%.
Пределом текучести στ= Рт / fо называется то напряжение, при котором происходит рост деформаций без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует площадка текучести, за предел текучести принимается условно величина напряжения, при котором остаточная деформация
oct= 0,002 или 0,2 % (в некоторых случаях oct = 0,5%). Условный предел текучести обозначается σο,2; σο,5 ,··· , в зависимости от принятой величины допуска на остаточную деформацию (в процентах).
Пределом прочности или временным сопротивлением называется отношение максимальной силы, которую выдерживает образец, к его первоначальной площади поперечного сечения(σΒ= ΡΒ / fo). Следует иметь в виду, что σΒ это не то напряжение, при котором разрушается образец.
Среднее напряжение в момент разрыва σρ, которое почему-то называют истинным, определяется отношением нагрузки в момент разрушения к площади поперечного сечения шейки в самом узком сечении σρ= Рраз / Fш , причем оно существенно больше предела прочности σΒ.
Предел пропорциональности апц, предел упругости ау, предел текучести στ, предел прочности σΒ и «истинное» напряжение в момент разрыва σρ – представляют собой прочностные характеристики материала. –
При испытании на растяжение определяют и характеристики пластичности материала (относительное остаточное удлинение δ и относительное остаточное сужение ψ).
Относительное остаточное удлинение – это относительное изменение длины рабочей зоны образца ; определяется по формуле:
Относительное остаточное сужение – это относительное изменение площади сечения в месте разрыва ; определяется по формуле:
Для оценки качества испытанного материала важно также определить работу, затраченную на разрыв образца. Чем большую работу необходимо затратить для разрыва образца, тем больше энергии в состоянии поглотить материал, не разрушаясь и тем лучше он будет сопротивляться ударным нагрузкам, поглощая кинетическую энергию удара.
Величина полной работы, затраченной при растяжении образца до его разрыва, графически изображается площадью диаграммы растяжения OABCDE с учетом масштабов сил и удлинений ( рис.3. ). Площадь треугольника DEF соответствует работе, израсходованной на упругую деформацию, исчезнувшую после разрыва. Работа затраченная на пластическую деформацию ( А ) графически определяется площадью диаграммы растяжения OABCDF с учетом I тех же масштабов сил и удлинений. ΐ
Удельная работа ( а ) – это отношение работы А к объему образца V, ( а = А / V ), в тоже время она равна площади OABCDF диаграммы σ-ε (рис.5.) с учетом масштабов. Удельная работа характеризует способность материала образца поглощать энергию разрыва, вязкость материала и сопротивляемость его динамическим воздействиям нагрузки.
7. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
- Перед испытанием студентам необходимо ознакомиться с устройством машины УММ-5 (первое занятие) и правилами пове- дения в лаборатории при проведении испытаний (вводный инструктаж).
- Измеряют штангенциркулем длину рабочей зоны, отмеченную на образце накерненными точками и диаметр образца в трех сечениях расчетной зоны. За расчетный диаметр принимают среднее значение по выполненным трем замерам.
Производится визуальная оценка качества поверхности обработки образца в пределах рабочей зоны.
- Наблюдают за закреплением образца в захватах машины, выполняемым лаборантом кафедры.
- Наблюдают за включением машины и процессом растяжения образца.
6. Внимательно следят за комментариями преподавателя по процессу нагружения образца.
- Фиксируют на силоизмерителе максимальную нагрузку после разрушения образца и выключения машины.
- Соединяют две части образца по поверхности его разрушения и штангенциркулем замеряют диаметр шейки и
8. Соединяют две части образца по поверхности его разрушения и штангенциркулем замеряют диаметр шейки и длину рабочей зоны’ после испытания. Вид образца сложенного по длине после разрушения приведен на рис.6.
9. Получают от лаборанта оригинал диаграммы растяжения, снимают копию в свой отчет и приступают к обработке диаграммы.
8. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
При испытании были определены по силоизмерителю значения нагрузок, соответствующих пределу текучести Рт и пределу прочности Рв . По диаграмме определяют значения нагрузки, соответствующей пределу пропорциональности Рпц и нагрузки в момент разрыва Рразр. Определяют первоначальную площадь поперечного сечения образца fo = π · d*d / 4 и объем рабочей части V = fo-I о · Площадь поперечного сечения шейки определяется по формуле Рш = π · dш*dш / 4.
Затем определяют прочностные характеристики материала образца путем деления соответствующих нагрузок на первоначальную площадь поперечного сечения образца fo :
а) предел пропорциональности σΠΙ1= Рпц / f0,
б) предел текучести στ = Рт / f0,
в) предел прочности σΒ = Рв / f0,
Так называемое «истинное» напряжение в момент разрыва определяется путем деления нагрузки в момент разрыва гра3р на площадь поперечного сечения шейки Рш , (σр=Рра/Рш).
Зная длину образца до и после испытания, находим остаточное удлинение образца Δl o=l1-l о , которое должно совпасть с отрезком OF на диаграмме, умноженном на масштаб. Разделив остаточное удлинение образца на первоначальную длину рабочей части его и умножив на 100% найдем одну из важнейших характеристик пластичности материала δ=(Δl0/lο)·100% – относительное остаточное удлинение.
Другой характеристикой пластичности является относительное остаточное сужение (изменение площади сечения в месте разрыва ), определяемое по формуле:
=((Fo-FUI)/Fo)*100% .
Для определения работы, затраченной на пластическую деформацию, сначала определяют площадь S полученной диаграммы растяжения ( OABCDF на рис.2. ). Площадь S определяется любым методом, применяемым в геодезии для определения площадей. Иногда площадь S определяют приближенно, как площадь прямоугольника высотой рв и длиной с учетом коэффициента заполнения диаграммы η= 0,8 – 0,85.
Работа, затраченная на пластическую деформацию, определяется путем умножения площади S полученной диаграммы растяжения на масштаб сил и масштаб удлинений.
Удельная работа (а), определяется делением работы (А) на объем рабочей части образца (V), (a=A/V).
9. РЕКОМЕНДАЦИИ К АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ И ВЫВОДАМ
Выводы из полученных результатов опыта сводятся к определению качества испытанного материала по найденным его механическим характеристикам. Пользуясь справочными таблицами и стандартами, нужно установить марку стали и , в соответствии с этим решить, в каких конструкциях материал может найти применение. Для наглядности следует привести полученные из эксперимента данные и те же данные из справочной литературы для принятой марки стали в виде таблицы.
Источник