Лабораторна робота №7. Визначення ударної в’ язкості металів

Визначення ударної в’ язкості металів

Мета роботи: визначення ударної в‘язкості сталі.

Короткі теоретичні відомості

Відомо, що динамічна дія навантаження не обмежується тим, що напруження (в межах пружності) виявляються іншими, ніж при статичному навантаженні. Сам матеріал інакше реагує на динамічні навантаження, чим на статичні. Особливо це помітно при ударі.

Досліди на ударний розрив зразка показують, що при ударі характерним являється різке підвищення границі текучості і зміщення положення найбільшого навантаження на діаграмі розтягу в бік осі навантаження. Це говорить про зміну механічних характеристик матеріалу. Бувають випадки, коли чудовий пластичний матеріал при ударній дії навантаження виявляв крихкість. Тому при виборі матеріалу для деталей, які піддаються динамічній дії навантаження, запроваджується дослід на так звану ударну пробу. Суть цієї проби складається в тому, що зразки матеріалу піддають зруйнуванню ударом при розтягу або згину і роблять оцінку по кількості енергії, яка затрачена на руйнування зразка.

Відношення затраченої енергії на злом зразка до площі поперечного перерізу називається коефіцієнтом ударної в’язкості .

Найбільш розповсюджена проба на удар – це досліди на згин при ударі.

Форма, розміри зразка і характер руйнування

Для того, шоб виявити властивості матеріала при удар-ній пробі, зразку надають спеціальної форми - в тому перері-зі, де наноситься удар, роблять надріз. Надрізи бувають різної форми (рис. 7.1). Найбільш розповсюджений є надріз типу (рис. 7.1 б).

Рисунок 7.1 – Форма і розміри зразків

Суть створеного надрізу заключається в тому, що матеріалу створюють найбільш тяжкі умови роботи по відношенню ударного навантаження.

Надріз створює значне ослаблення перерізу на середині прольоту зразка і тим самим різко підвищує напруження

згину на протязі невеликої довжини зразка. Майже вся енергія удару поглинається невеликим об‘мом матеріалу в зоні місцевого ослаблення, що викликає різке підвищення динамічного напруження.

На рис. 7.2 зображена залежність розподілення напружень в перерізі балки, ослабленої надрізом.

Рисунок 7.2 – Залежність розприділених напружень

На рис. 7.2 - епюра напружень в поперечному перерізі без надрізу, епюра зображає закон розподілення напружень в поперечному перерізі в надрізом без врахування їх місцевої концентрації і епюра показує повну картину розподілення нормальних напружень при згині в поперечному перерізі з надрізом. В перерізах паралельних оcі діють напруження розтягу , епюра яких зображена на рис. 7.2б. Крім цих напружень, всередині зразка діє і третє напруження , теж на розтяг.

Таким чином, матеріал поблизу дна надрізу піддається всебічному розтягу, при якому затрудняються пластичні деформації. В таких зразках спостерігається крихке руйнування про що стверджує зерниста структура матеріалу в площині злому. При цьому майже вся енергія удару зосереджується в ослабленому перерізі.