Оборудование для испытания
Вязкость разрушения рассчитывают по результатам одноосновного статического растяжения с постоянной скоростью 50мм/мин на разрывной машине ИП5158-0,5Б. Вспомогательное оборудование: толщиномер индикаторный типа ТНБ; весы технические.
Разрывная машина снабжена зажимами, позволяющими испытывать образцы шириной 15 и 50мм.
Пластины, предотвращающие изгиб образца, сохраняют плоскую поверхность надрезанных испытуемых образцов в процессе испытания. Пластины имеют две параллельные и гладкие поверхности с низким трением и охватывают длину 30мм. и всю ширину в центре испытуемого образца.
Компьютер выполняет расчеты.
Подготовка к проведению испытания
Для определения трещиностойкости картона испытания на растяжение проводят в два этапа. На первом этапе испытывают образцы шириной 15мм, на втором – образцы шириной 50мм с надрезом в центре (длина надреза – 20мм), перпендикулярном продольной оси образца (рис.3). Активная длина образцов в обоих случаях – 100мм. Количество образцов в серии – 5шт.
2а
2W
170
100
4
3
2
1 |
Рис3. Образец для испытания на трещиностойкость: 1 – участок образца, закрепленный в зажиме разрывной машины; 2 – участок образца, подвергаемого нагружению; 3 – надрез; 4 – удлинение образца при испытании. |
Проведение испытаний
Испытание на растяжение. Целью испытания на растяжение является построение типичной средней кривой «нагрузка-удлинение», по которой рассчитывают параметры материала. Испытывают образцы материала шириной 15мм, вырезанные в машинном направлении.
Испытание на трещиностойкость. Перед испытанием образец с надрезом устанавливают в пластины, предотвращающие его изгиб. Эксперимент проводят до получения не менее 5 удовлетворительно сходящихся результатов, вырезанных в машинном направлении.
Данные, полученные при этих испытаниях, записывают в файлы, которые используют при проведении расчетов на трещиностойкость.
Расчеты выполняют на ЭВМ по программе J-INTEGRAL.
Результаты испытаний на вязкость разрушения
поперечное направление
по SCAN-Р 77:95
Дата и время расчета: 08.05.2012 13:43:25
Наименование образца Картон
Направление ориентации волокон в образце CD
Масса 1 м2, г 125,0
Коэффициент Пуассона 0,293
Жесткость при растяжении Et, Н/мм 381,0
Коэффициент анизотропии жесткости A 2,100
Образцы 10015 мм без надрезов
Образец Новый образец!
Имя файла Картон поперечная.dat
Номинальная нагрузка, FN,Н 84,6
Номинальное удлинение, N, мкм 4,446
Номинальная работа U, мДж 272,7
Параметры материала
с, Н/мм 60,6
р 4,81
k 0,61
Ф 6,73133E-05
Образцы 10050 мм с центральным надрезом 20 мм
Образец Новый образец!
Имя файла Трещина.dat
Критическое удлинение С, мм 1,396 (1,223...1,570)
Критическая нагрузка С,Н/мм 5,820 (5,098...6,542)
Параметр , мм 0,698 (0,612...0,785)
Вязкость разрушения JIC, кДж/м 1982,46
Индекс вязкости разрушения JwIC, кДжм/кг 15,86
Дисперсия вязкости разрушения VJ 242174,9
Коэффициент вариации CVJ 24,8
Результат испытаний на вязкость разрушения
машинное направление
по SCAN-Р 77:95
Дата и время расчета: 08.05.2012 13:27:39
Наименование образца картон
Направление ориентации волокон в образце MD
Масса 1 м2, г 150,0
Коэффициент Пуассона 0,293
Жесткость при растяжении Et, Н/мм 646,0
Коэффициент анизотропии жесткости A 3,230
Образцы 10015 мм без надрезов
Образец картон МН
Имя файла картон МН.dat
Номинальная нагрузка, FN,Н 98,9
Номинальное удлинение, N, мкм 1,334
Номинальная работа U, мДж 76,0
Параметры материала
с, Н/мм 96,9
р 4,62
k 0,29
Ф 7,39868E-05
Образцы 10050 мм с центральным надрезом 20 мм
Образец Новый образец!
Имя файла картон МН-50.dat
Критическое удлинение С, мм 0,835 (0,808...0,862)
Критическая нагрузка С,Н/мм 5,900 (5,709...6,090)
Параметр , мм 0,417 (0,404...0,431)
Вязкость разрушения JIC, кДж/м 1728,51
Индекс вязкости разрушения JwIC, кДжм/кг 11,52
Дисперсия вязкости разрушения VJ 12450,7
Коэффициент вариации CVJ 6,5
ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗГИБ
Большинство конструкций находятся под воздействием двух пар сил, в результате которых возникает деформация изгиба. Это объясняет целесообразность проведения испытаний на изгиб.
Оборудование
Сущность метода заключается в измерении силы, приложенной к свободному концу консольно закреплённого образца на постоянном расстоянии от линии закрепления и изгибающей его на определённый угол.
Прибор Бюхеля для испытания на жёсткость при изгибе 116-ВD предназначен для исследования эластичных материалов, металлических листовых материалов.
Подготовка к испытанию
Образцы из анизотропных материалов вырезают в двух взаимно перпендикулярных направлениях шириной 38 мм и длиной 80 мм. Число образцов 6.
Расчет жесткости при изгибе,
, (3.1)
где Sb – жесткость при изгибе, мН; l0 – активная длина испытываемого образца, l0 = 5см;
α – угол изгиба, 150; b – ширина образца, b = 3,8 см.
Для проведения испытаний используются образцы размером 3880 мм, при этом активная длина образца l0 составляет 50 мм.
Жесткость при изгибе определяют как среднее арифметическое результатов шести измерений.
Картон, машинное направление, масса 157 г/м2
Показания прибора, мН (F):
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
P1, мН |
234 |
220 |
183 |
192 |
208 |
191 |
P2, мН |
229 |
199 |
210 |
211 |
242 |
221 |
Тогда жесткость при изгибе:
Sb1 = = 1715,28 мН
Sb2 = = 1832,61 мН
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Вариант 2
Задача
Рассчитать предел прочности силумина на растяжение. При испытании образца диаметром 10 мм получили разрушающую нагрузку 1400 кгс.
D = 10 мм = 0,01 м,
F = 1400 кгс = 14 кН
S = πR2 = = 7,85 м
σ = = = 18 МПа.
Расшифровать марки сталей
1. ВЧ 70 – высокопрочный чугун, характеризующийся пределом прочности при растяжении 70·10-1МПа.
2. КЧ 37-12– ковкий чугун (предел прочности при растяжении 37·10-1 мПа, относительное удлинение 12%);
3. Бр А5 – бронза, литейная, безоловянная, содержащая 5% алюминия;
4. ЛО 90-1 – обрабатываемая давлением латунь, содержащая в среднем 90% меди, 1% олова;
5. Ст 1 - сталь углеродистая обыкновенного качества, конструкционная, условный номер 1;
6. Сталь 40 – углеродистая, качественная, конструкционная сталь, содержащая в среднем 0,4% углерода;
7. Сталь 15ХСНД - легированная, конструкционная, высококачественная, содержащая 0,15% углерода, 1% хрома, 1% кремния, 1% никеля, 1% меди;
8. Сталь 12Х25Н16Г7 - легированная, содержащая 0,12% углерода, 25 % хрома, 16% никеля, 7% марганца;
9. Сталь Р9М4К8 – легированная, быстрорежущая (иеструментальная), качественная, содержащая 1% углерода, 6% вольфрама, 4% молибдена, 8% кобальта;
10. Д 16 – дуралюмин (твёрдый алюминий), порядковый номер сплава 16.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Сысоева Н. В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов [Текст]: учеб. пособие / Н. В. Сысоева, В. И. Комаров; под ред. проф. В. И. Комарова. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. – 168 с