Сопромат лабораторная на растяжение
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«Национальный
исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
Озерский
технологический институт – филиал
НИЯУ МИФИ
Кафедра:
ТМ и МАХП
Лабораторная
работа № 1
По
дисциплине «Сопротивление материалов»
Тема:
«Испытание образца на растяжение».
Выполнили | 1ТМ-16Д | Кузнецов |
Петухов | ||
Рючин | ||
Сергеев | ||
Проверил | Друца |
Озёрск
2017
Цель
работы:
получение и исследование диаграммы
растяжения конструкционного материала
и определение его механических
характеристик.
Приборы
и оборудование:
Разрывная
машина ИМ-4Р (рисунок 1.).
Образец
закрепляется головка-ми в зажимах 1 и
2. Нижний зажим 1 соединен с винтом 13
нагружаю-щего механизма. Верхний зажим
2 соединен с силоизмерительным
ме-ханизмом, состоящим из рычага 3 и
маятника 9. При вращении электро-двигателя
14 винт 13 начинает перемещаться вниз, в
связи с чем усилие растяжения передается
на оба зажима, образец и рычажно-маятниковую
измерительную систе-му. Левый конец
рычага 3 поднима-ется, маятник 9
отклоняется, при этом стрелка 8
перемещается по шкале 6, представляющей
собой линейку с делениями, указывая
действующую нагрузку, а перо 7 автоматически
записывает на бумаге, намотанной на
диаграммном барабане 5, кривую в
координатах нагрузка — деформация.
Вращение барабана 5 осуществляется при
помощи двух пар зубчатых колес 4 и 12. 
Машина
имеет два привода: электродвигатель,
являющийся нормальным приводом, и
ручной привод, который применяют редко,
например, когда нагружение надо вести
до строго определенной величины.
При
работе с ручным приводом используют
рукоятку 10, которую надо надеть на
правый конец червяка 11. Кроме этого
надо выдвинуть кнопку, находящуюся на
крышке коробки. Это делается для того,
чтобы освободить червяк 11 от сцепления
с осью червячного колеса 15.
Прецизионный
штангенциркуль завода «Калибр»
(рисунок 2.).
Прецизионный
штан-генциркуль состоит из штанги 1 с
губками 7 и 8. На штанге нанесены деления.
По штанге 1 может передви-гаться рамка
4 с губками 6 и 9. К рамке привинчен нони-ус
5. Для грубых измерений передвигают
рамку 4 по штанге 1 и после закрепле-ния
винтом 10 производят отсчет. Для точных
измерений пользуются микрометрической
подачей рамки, состоящей из винта 2,
гайки 3, движка 12 и винта 11. Зажав винт
11 движка, вращением гайки 3 подают рамку
4 до плотного прилегания губок б и 7 или
8 и 9 к измеряемой детали, после чего
производят отсчет.
Губки
6 и 7 служат для наружных и внутренних
измерений. При измерении внутренних
размеров к полученным показаниям
прибавляют толщину губок, которая
маркирована на них. Губки 8 и 9 служат
для разметки и наружных измерений.
Ход
работы:
1.
Замерим начальные диаметр и длину
расчётной части исследуемого образца
с помощью штангенциркуля.
;
.
2.
Произведём растяжение до разрыва
образца на ИМ-4Р с получением диаграммы
нагрузка — деформация на миллиметровой
бумаге.
3.
Замерим диаметр шейки в месте разрыва
и длину расчётной части исследуемого
образца с помощью штангенциркуля.
;
.
4.
Обработаем диаграмму растяжения.
4.1
Определим начало координат диаграммы
на миллиметровой бумаге и нанесём
координатные оси.
4.2
Определим масштабы по осям координат.
по
оси абсцисс:
;
по
оси ординат:
.
4.3
Определим по диаграмме растяжения
положение точек A,
C,
D,
K,
соответствующих пределу пропорциональности,
пределу текучести, временному
сопротивлению разрыву, разрыву.
4.4
Для удобства дальнейшей обработки
диаграммы возьмём на ней ещё несколько
дополнительных точек.
4.5
Определим значения нагрузки F
и удлинения Δl
во взятых на диаграмме точках. Полученные
данные сведём в таблицу 1.
5.
Определим значения нормального
напряжения и относительного удлинения
во взятых на диаграмме точках. Полученные
данные сведём в таблицу 1.
;
;
;
;
;
;
.
;
;
;
;
;
;
;
.
Таблица | ||||||
Величина | Точки | |||||
A | B | C | N | D | K | |
Нагрузка | 3300 | 4100 | 6300 | 6900 | 7500 | 7400 |
Удлинение | 0,00 | 0,08 | 1,66 | 3,58 | 8,10 | 10,94 |
Нормальные | 118,7 | 147,5 | 226,6 | 248,2 | 269,8 | 266,2 |
791,4 | ||||||
Относительное | 0,00 | 0,0026 | 0,054 | 0,1164 | 0,2634 | 0,3558 |
6.
Построим на основе диаграммы растяжения
образца диаграмму растяжения материала.
Контрольные
вопросы:
1.
Какой вид имеют диаграммы растяжения
образцов малоуглеродистой стали,
легированной стали, чугуна?
Рисунок
3. Диаграмма растяжения сплавов на
основе железа.
25ХНВА
– малоуглеродистая легированная
качественная конструкционная сталь.
Содержание: углерода – 0,22-0,3 %, хрома –
≤1 %, никеля – ≤1 %, ванадия – ≤1 %.
Ст3
– малоуглеродистая углеродистая
конструкционная сталь обыкновен-ного
качества. Содержание углерода –
0,14-0,22 %.
СЧ-24
–серый чугун с пластинчатым графитом.
Минимальное временное сопротивление
разрыву 240 Мпа.
2.
Как по диаграмме растяжения образца
определить величины упругого и
остаточного удлинений, соответствующих
данной нагрузке?
Необходимо
через точку, соответствующую данной
нагрузке, провести прямую параллельную
участку диаграммы, определяющему
растяжение образца по закону Гука, и
прямую перпендикулярную координатной
оси Ox.
Отрезок между началом координат и
наклонной прямой будет определять
остаточное удлинение, отрезок между
наклонной и перпендикулярной прямыми
будет определять упругое напряжение.
Рисунок
4. Диаграмма растяжения с указанием
способа
определения
остаточного и упругого напряжений.
3.
Что называется физическим и условным
пределом пропорциональности?
Рисунок
5. Диаграммы растяжения с указанием
физического
и
условного предела пропорциональности.
Физический
предел пропорциональности (т. A
— рисунок 5.) – наибольшее напряжение,
до которого сохраняется прямая
пропорциональная зависимость между
напряжениями и деформациями.
.
Условный
предел пропорциональности (т. A’
— рисунок 5.) – напряжение, при котором
отклонение от линейной зависимости
между нагрузкой и удлинением достигает
такой величины, что тангенс угла,
образованного касательной к кривой
деформации
и осью нагрузок увеличивается на 50 %
своего значения на линейном упругом
участке.
4.
Какие механические характеристики
определяют способность материала
пластически деформироваться?
Способность
материала пластически деформироваться
определяет физический, либо условный
предел упругости.
5.
Как на диаграмме растяжения образца
изображаются линии промежуточной
разгрузки и повторного нагружения?
Рисунок
6. Диаграммы
растяжения с указанием линий
промежуточной
разгрузки и повторного нагружения.
Линия
промежуточной разгрузки MO1,
линия повторного нагружения O1M.
6.
С какой целью проводится построение
диаграммы
?
Диаграмма
зависимости напряжения от относительного
удлинения является универсальной для
любых значений нагружения, площадей
сечения и длин проектируемых деталей
и их элементов.
Источник
Виртуальная лаборатория сопротивления материалов – это интерактивное программное обеспечение, предназначенное для имитационного выполнения лабораторных работ по курсу сопротивления
материалов студентами технических специальностей высших и средних учебных заведений.
В лабораторный практикум вошли лабораторные работы, охватывающие основные темы из курса сопротивления материалов: растяжение, сжатие, кручение, изгиб, теория напряжённого состояния, теория
прочности, устойчивость, динамические нагрузки. Виртуальные лабораторные работы выполнены в режиме интерактивной трехмерной графики.
Виртуальная лаборатория соответствует современным образовательным стандартам и является эффективным дополнением к реальной лабораторной базе учебных заведений.
В состав программного комплекса входят 12 имитационных лабораторных работ:
Испытание образцов материалов на растяжение;
Испытание образцов материалов на сжатие;
Испытание образцов материалов на кручение;
Определение постоянных упругости изотропных материалов;
Прямой изгиб стержня;
Косой изгиб стержня;
- Исследование напряжений и перемещений в плоской раме;
- Исследование напряжений в стержне большой кривизны;
- Сложное напряженное состояние;
- Экспериментальная проверка теоремы о взаимности работ;
- Устойчивость сжатого стержня;
- Определение ударной вязкости материала.
Виртуальная лаборатория реализована в виде комплекса кроссплатформенных графических приложений, поставляемых под различные операционные системы: Microsoft Windows, Linux, MacOS, iOS,
Android. По желанию заказчика возможна браузерная реализация программных продуктов на основе технологии HTML5. Графическая составляющая программного обеспечения использует программный
интерфейс и компонентную базу OpenGL. Язык интерфейса программ: русский/английский.
Минимальные системные требования:
- процессор: Intel/AMD, не менее 1,6 ГГц;
- ОЗУ: не менее 1 Гб;
- видеопамять: не менее 512 Мб;
- разрешение экрана: не менее 1024x768x32;
- ОС: Microsoft Windows, Linux, MacOS, iOS, Android;
- поддержка OpenGL версии 2.0;
- стандартная клавиатура и компьютерная мышь с колесом прокрутки;
- средства воспроизведения звука (аудиоколонки или наушники).
*Примечание! В операционных системах Windows 7 и выше программы необходимо запускать от имени администратора! Настроить запуск от имени администратора Вы
можете в свойствах ярлыков программ.
Дополнительные документы:
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение механических характеристик материала при растяжении. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Испытания на растяжение образцов материалов проводятся с целью экспериментального
определения механических характеристик: предела текучести, предела прочности, истинного сопротивления разрыву, относительного удлинения и относительного сужения после разрыва. При испытании на
растяжение образец определенной формы и размеров 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.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM01_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.7 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение механических характеристик материала при сжатии, а также визуальное исследование влияния смазки на торцах образца на интенсивность бочкообразования. КРАТКОЕ
ОПИСАНИЕ: Испытание на сжатие образцов материалов проводится с целью экспериментального определения механических характеристик: предела текучести низкоуглеродистой стали и предела прочности
серого чугуна при сжатии. При испытании на сжатие образец стандартной формы и размеров из исследуемого материала помещается на рабочую поверхность испытательной машины, и подвергается
непрерывному, плавному деформированию до заданного значения деформации или до разрушения. При этом регистрируется зависимость между сжимающей силой и укорочением высоты образца в виде диаграммы
сжатия образца.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM02_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.4 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальное определение механических характеристик материала при кручении. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Испытание на кручение образцов материалов проводится с целью
экспериментального определения механических характеристик при чистом сдвиге: модуля сдвига, предела текучести, предела прочности, а также оценить характер разрушения (сдвиг, отрыв). При испытании
на кручение образец из исследуемого материала прочно закрепляется головками в захватах испытательной машины и подвергается непрерывному плавному деформированию до разрушения. При проведении
испытаний образцов на кручение должны соблюдаться следующие основные условия: качественное центрирование образца в захватах испытательной машины, плавность нагружения и разгружения, отсутствие
продольной силы.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM03_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
15.0 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальное определение модуля упругости первого рода и коэффициента Пуассона для стали. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: В качестве объекта испытаний используется стержень прямоугольного
сечения, закрепленный в захватах испытательной машины и нагруженный продольной силой. На образец до испытаний наклеиваются два тензорезистора: один в продольном направлении, другой — в
поперечном. В процессе испытания производится градуировка измерителя деформаций. В результате нагружения образца замеряются продольные и поперечные деформации, по значениям которых определяется
модуль упругости и коэффициент Пуассона исследуемого материала.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM04_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
15.3 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальное и теоретическое определение напряжений и перемещений в балке двутаврового сечения при прямом изгибе. Экспериментальная проверка закона распределения нормальных
напряжений при чистом изгибе. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным элементом лабораторной установки является: стержень двутаврового сечения из алюминиевого сплава, установленный на двух опорах.
Нагружение стержня осуществляется через коромысло, которое одновременно является упругим элементом силоизмерителя. Средняя часть стержня (между опорами коромысла) находится в условиях чистого
изгиба. В среднем сечении стержня наклеены семь тензорезисторов фольгового типа. Тензорезисторы установлены в направлении продольной оси балки и позволяют измерить деформацию в соответствующих
точках.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM05_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.9 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение напряжений в стержне прямоугольного поперечного сечения и полного перемещения сечения при косом изгибе. Сравнение результатов эксперимента и расчета. КРАТКОЕ
ОПИСАНИЕ: Основным элементом лабораторной установки является консольно закрепленный стержень, нагруженный вертикальной силой. Конструкция опоры позволяет поворачивать стержень относительно его
продольной оси и закреплять его в установленной позиции. Положение стержня контролируется посредством угловой шкалы, нанесенной на подвижную часть опоры стержня. На свободном конце стержня на
цилиндрическом шарнире установлена подвеска, на которую укладываются грузы при нагружении стержня. Конструкция подвески позволяет прикладывать силу только вертикального направления. В процессе
лабораторной работы измеряются деформации в стержне и перемещения точки стержня.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM06_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.6 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение значений напряжений, перемещений и опорных реакций в статически определимой и статически неопределимой плоской раме. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным элементом лабораторной
установки является плоская рама, состоящая из трех жестко скрепленных между собой стержней прямоугольного поперечного сечения. Рама установлена на двух шарнирных опорах, накладывающих на раму три
связи. Конструкция одной из опор позволяет наложить дополнительно горизонтальную связь, т. е. позволяет осуществить переход к статически неопределимой плоской раме. В процессе эксперимента рама
нагружается гирями. Измеряются деформации и прогиб в горизонтальной части рамы, а также перемещение подвижной опоры рамы.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM07_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.8 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Исследование напряжений в плоском стержне большой кривизны при внецентренном растяжении. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным элементом лабораторной установки является плоский
стержень большой кривизны прямоугольного поперечного сечения. Стержень неподвижно закреплен на опорной плите лабораторного стенда. Нагружение стержня осуществляется посредством винта, имеющего
правую и левую резьбы. Вращением винта в том или ином направлении осуществляют внецентренное растяжение или сжатие кривого стержня. Сила, создаваемая винтом, определяется с помощью индикатора
часового типа и тарировочной таблицы. На поверхность стержня наклеены фольговые тензорезисторы, необходимые для измерения деформаций и определения нормальных напряжений в стержне.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM08_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.8 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Сравнение результатов теоретического расчета и экспериментального изучения напряженного состояния точек изогнутого и скрученного стержня. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным
элементом лабораторной установки является трубчатый стержень, нагружаемый изгибающим и крутящим моментами. В сечении стержня приклеены три тензорезистора для измерения деформации. Измеряется
деформация при помощи электронного измерителя деформаций. Для градуировки шкалы электронного измерителя деформации в конструкции установки предусмотрена возможность установки шарнирной опоры на
свободном крае стержня, в этом случае стержень нагружается только крутящим моментом.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM09_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.9 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальная проверка справедливости теоремы о взаимности работ на примере перемещений в плоской раме при ее разных нагружениях. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным элементом
лабораторной установки является плоская рама, состоящая из трех жестко соединенных между собой стержней прямоугольного поперечного сечения. Рама установлена на двух шарнирных опорах. Конструкция
одной из опор позволяет приложить к раме нагрузку в виде сосредоточенного момента. Это достигается путем смещения грузов, закрепленных на винте, при его вращении. Нагружение рамы осуществляется
гирями. Измеряется прогиб в горизонтальной части рамы, а также перемещение подвижной опоры рамы.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM010_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.6 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальная проверка справедливости формулы Эйлера для критической силы при сжатии гибкого стержня. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Основным элементом лабораторной установки
является стержень прямоугольного поперечного сечения. Стержень установлен в правой и левой опорах, конструкция которых позволяет осуществить шарнирное или жесткое закрепление концов стержня в
плоскости наименьшей жесткости. Правая опора соединена с динамометром, использующим тарированный индикатор часового типа, левая — с нагружающим устройством винтового типа. В среднем сечении
стержня установлен прогибомер (индикатор часового типа на стойке). Для определения силы, действующей на стержень нужно использовать эмпирическую зависимость, полученную при тарировке динамометра.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM011_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.8 MB
ЦЕЛЬ ОПЫТА: Приобретение практических навыков по проведению испытаний и расчету параметров ударной вязкости материала. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Для испытания используется маятниковый копер,
конструкция которого обеспечивает ударное воздействие на образец и измерение угла отклонения маятника после удара, что позволяет рассчитать энергию, затраченную на деформирование и разрушение
образца. Энергия определяется как разность между первоначальным запасом потенциальной энергии маятника и энергией, оставшейся у маятника после разрушения образца.
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_SOM012_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format
14.6 MB
Источник