Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт Энергетики

Отчет о лабораторной работе № 5

«Исследование механических свойств электротехнических материалов»

Выполнили студенты

Принял:

Санкт-Петербург

2019

Оглавление

Цель работы: ознакомиться с методом определения предела механической прочности на разрыв диэлектриков на примере нескольких материалов; изучить влияние исходного сырья и особенностей технологического цикла производства материала на его прочностные параметры.

Схема экспериментальной установки:

Рис. 1. Фото экспериментальной установки

Рис. 2. Схема экспериментальной установки

Расчётные формулы и соотношения:

Предел прочности на разрыв определяется по формуле (1):

(1) где – значение разрывного усилия на образце [Н]; – значение ширины образца [м]; – значение толщины образца [м].

Среднее значение предела прочности на разрыв определяется по формуле (2):

(2) где – количество проведённых опытов.

Среднее значение деформирующей силы определяется по формуле (3):

(3)

Среднеквадратическое отклонение определяется по формуле (4):

(4)

Коэффициент вариации определяется по формуле (5):

(5)

Погрешность результата измерений значения предела прочности на разрыв определяется по формуле (6):

(6) где – величина критерия Стьюдента для измерений.

n	5	6	7	8	9	10
t	2,78	2,57	2,45	2,37	2,31	2,26

Таблица 1. Распределение Стьюдента

Экспериментальные и расчётные данные, статистическая обработка:

1. Саженаполненная бумага

Исходные данные: ,

Номер эксперимента	Fр, Н
1	74,8
2	71,0
3	87,4
4	40,4
5	73,2
6	87,4
7	81,0
8	84,6
9	86,2
10	71,0

Таблица 2. Экспериментальные данные для саженаполненной бумаги

Номер эксперимента	, МПа	, МПа
1	45,17	-2,91
2	42,87	-5,21
3	52,78	4,70
4
5	44,20	-3,88
6	52,78	4,70
7	48,91	0,83
8	51,09	3,01
9	52,05	3,97
10	42,87	-5,21

Таблица 3. Расчётные данные для саженаполненной бумаги

Примеры расчётов:

Примечание: результат эксперимента №4 не учитывался в расчётах, т.к. образец был неровно установлен, из-за чего на данном образце возник дефект (сильный сгиб), который значительно повлиял на результат.

Рис. 3. График зависимости приложенной силы от расстояния, пройденной установкой (эксперимент №9)

2. Фольгированная бумага

Исходные данные: ,

Номер эксперимента	Fр, Н
1	109,6
2	99,6
3	99,8
4	92,4
5	105,2

Таблица 4. Экспериментальные данные для фольгированной бумаги

Номер эксперимента	, МПа	, МПа
1	49,78	3,76
2	45,24	-0,78
3	45,33	-0,69
4	41,97	-4,05
5	47,78	1,76

Таблица 5. Расчётные данные для фольгированной бумаги

Рис. 4. График зависимости приложенной силы от расстояния, пройденной установкой (эксперимент №5)

3. Обычная бумага, разрезанная поперёк

Исходные данные: ,

Номер эксперимента	Fр, Н
1	18,2
2	24,8
3	27,6
4	20,6
5	23,8

Таблица 6. Экспериментальные данные для обычной бумаги, разрезанной поперёк

Номер эксперимента	, МПа	, МПа
1	13,87	-3,66
2	18,90	1,37
3	21,04	3,51
4	15,70	-1,83
5	18,14	0,61

Таблица 7. Расчётные данные для обычной бумаги, разрезанной поперёк

Рис. 5. График зависимости приложенной силы от расстояния, пройденной установкой (эксперимент №5)

4. Обычная бумага, разрезанная вдоль

Исходные данные: ,

Номер эксперимента	Fр, Н
1	64,8
2	61,8
3	66,4
4	70,0
5	57,6

Таблица 8. Экспериментальные данные для обычной бумаги, разрезанной вдоль

Номер эксперимента	, МПа	, МПа
1	49,39	0,52
2	47,10	-1,77
3	50,61	1,74
4	53,35	4,48
5	43,90	-4,97

Таблица 9. Расчётные данные для обычной бумаги, разрезанной вдоль

Рис. 6. График зависимости приложенной силы от расстояния, пройденной установкой (эксперимент №5)

Вывод: ознакомлены с методом определения предела механической прочности на разрыв диэлектриков на примере саженаполненной, фольгированной и обычной бумаги. Выяснили, что механическое напряжение прямо пропорционально силе, приложенной к образцу, и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Рассчитали механическую прочность, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации. Экспериментальным путем выявлено, что фольгированная бумага является самой плотной, так как для разрыва требуется наибольшая сила, в сравнении с другими образцами. Убедились в том, что наличие дефектов влияет на механическую прочность образца. Также на разрыв бумаги, разрезанной вдоль, требовалось больше усилий, чем на разрыв бумаги, разрезанной поперёк, так как волокна в ней располагались горизонтально, что сказывается на прочность материала.