Теоретические сведения

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Брестский государственный политехнический колледж»

Строительное отделение

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»

 

 

Руководитель (преподаватель)

__________________________

                                (инициалы, фамилия)

 

Выполнил (обучающийся)

__________________________

                                (инициалы, фамилия)

 

                                 ______курса_______группы

 

2011

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

ТЕМА: Испытание на растяжение образца из низкоуглеродистой стали с целью определения пределов пропорциональности, текучести и прочности, а также относительного остаточного удлинения и относительного остаточного поперечного сужения при разрыве.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение механических характеристик и характеристик пластичности малоуглеродистой стали.

ОБОРУДОВАНИЕ: Универсальная испытательная машина УММ-100, штангенциркуль, исследуемый образец.

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

Теоретические сведения

Для исследования различных материалов на растяжение изготавливаются специальные образцы. Обычно при испытаниях применяется образец, расчетная длина которого применяется равной 10d₀, где     d₀ - диаметр рабочей части образца.

 

 

На рабочей части нормального образца наносят риски для того, чтобы иметь возможность судить об изменении длины образца.

Испытания производятся на универсальной разрывной машине УММ-100. Она снабжена самопишущим устройством, которое автоматически вычерчивает диаграмму растяжения в определенном масштабе в координатах F-∆ĺ. При статических испытаниях на растяжение образец деформируется при плавно возрастающей нагрузке вплоть до разрыва. Автоматически вычерчивается кривая, показывающая функциональную зависимость между силой F, действующей на образец, и вызываемой ею деформацией ∆ĺ.

Необходимо отметить, что данная диаграмма характеризует не свойства материала. Необходимо перестроить диаграмму растяжения F=f(∆l) в координатах σ =F/A₀ и ε = Δl/l₀, где A₀ и l₀ – соответственно площадь поперечного сечения и рабочая длина образца до нагружения. Полученная таким образом диаграмма называется диаграммой условных напряжений.

 

              

Практическая часть

Перед испытанием замеряется диаметр d₀ = 15 мм и длина l₀= 150 мм исследуемого образца. Его закрепляем в УММ-100 и при плавно возрастающей нагрузке образец растягивается вплоть до разрушения. Самопишущее устройство вычерчивает диаграмму в координатах F- Δl. В процессе испытания по шкале силоизмерителя фиксируется нагрузка. Нагрузка соответствует:

- пределу пропорциональности F_pr=

- пределу текучести F_у=

- пределу прочности F_у=

- разрушающая нагрузка F_раз=

                                                   

 

Площадь поперечного сечения образца: A₀= πd₀²/ 4=

Площадь «шейки»: A_ш= πd_ш²/ 4=

Длина рабочей части после разрыва: l =

Абсолютное удлинение образца: Δ l =l – l₀=

 

Масштаб удлинения диаграммы: µ_l=

Абсолютное удлинение соответствующее:

- началу площадки текучести Δ l_у =

- концу площадки текучести Δ l_у =

- полное абсолютное удлинение Δ l_п =

 

Данная диаграмма не характеризует свойств данного материала, а характеризует свойства данного образца.

Чтобы получить характеристику свойств данного материала необходимо перестроить диаграмму в координатах σ - ε

 

 

Характеристики прочности:

- предел пропорциональности σ_pr= F_pr/A₀=

- предел текучести σ_у= F_у/A₀=

- предел прочности σ_и= F_и/A₀=

Напряжение в момент разрушения

σ_раз.= F_раз/A_ш=

Относительное удлинение

ε_у =Δl_у/l₀ =

ε_у^' =Δl_у/l₀ =

ε =Δl/l₀ =

ε_п =Δl_п/l₀ =

Кроме характеристик прочности на испытание стали получаем 2 характеристики пластичности:

1) относительное остаточное удлинение

δ = (l-l₀ / l₀ · 100%=

2) относительное остаточное сужение

Ψ= (А₀- А_ш) / А₀ · 100% =

Таблица 1

Размеры образца

Нагрузка

Характеристики

прочности

пластичности

до испытаний

после испытаний

Fpr, кг

Fу, кг

Fи, кг

Fраз,кг

σpr МПа

σу МПа

σи, МПа

σpаз,МПа

δ %

Ψ %

материа

d0, мм

l0, мм

А0, мм2

dш, мм

l, мм

Аш мм2

 

По механическим свойствам исследуемый образец относится к стали Ст 3 пс, у которой предел прочности должен составлять 38 – 49 кг/мм², предел текучести не менее 25 кг/мм².

Контрольные вопросы

1.Какие требования применяют к размерам экспериментального образца?

2.Назовите известные вам характеристики прочности и пластичности. Дайте их определение?

3.Как вы определяли после проведения опыта характеристики прочности и пластичности?

4.Истинные ли условные значения напряжений вы получили при подсчете механических характеристик прочности?

5.Покажите вид диаграмм истинных и условных напряжений, соответствующих проведенному опыту.

6.Как по диаграмме растяжений образца определить величину остаточной и упругой деформации?