Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабы сапромат / Laboratornaya_rabota_4_ispytanie_na_szhatie.doc
Скачиваний:
25
Добавлен:
04.03.2016
Размер:
733.7 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

учреждение образования

«Барановичский ГОСУДАРСТВЕННый университет»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

Барановичи

БарГУ

2008

ИНСТРУКЦИЯ

безопасного выполнения лабораторной работы

на прессе ПСУ-125

1. Приступить к работе после внимательного изучения методического указания.

2. Обо всех замечаниях сообщить преподавателю.

3. Включать пресс только с разрешения преподавателя.

4. При опускании верхней плиты между образцом и ней должен оставаться небольшой зазор. Во избежание поломки механизма привода запрещается сжимать образец траверсой.

5. При сжатии деревянных образцов поперек волокон, образцы необходимо класть строго по центру плиты с направлением волокон на исследователя.

6. При работе на прессе запрещается:

— производить наладку установки;

— давать нагрузку, превышающую 800 кН.

7. После окончания работы отключить пресс, привести в порядок рабочее место.

8. В случае аварии или травмы установку немедленно отключить от сети, сообщить преподавателю, а при необходимости вызвать врача и до его прихода оказать первую медицинскую помощь.

СТУДЕНТ НЕ ДОПУСКАЕТСЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУКТАЖА

ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

лабораторная работа

испытание материалов на сжатие

Цель работы: ознакомиться с методами испытания материалов на сжатие, определить механические характеристики пластических и хрупких материалов при сжатии.

Теоретическое обоснование

При испытании на сжатие пластических материалов (мягкой стали, меди и др.) из-за сильной деформации (сплющивания) удается определить лишь предел текучести. Практически они не могут быть разрушены, поэтому для пластических материалов не существует предела прочности при сжатии. Хрупкие материалы (чугун, камень, бетон и др.) разрушаются при сжатии, выдерживая при этом значительно большие напряжения, чем при растяжении. Для этих материалов предел прочности при испытании на сжатие имеет большее значение, так как обычно детали из хрупких материалов в реальных конструкциях работают на сжатие. На рис.1 представлена диаграмма сжатия образца из пластического материала. Первоначальный участок диаграммы представляет собой прямую линию, отражающую прямую пропорциональность между нагрузкой и деформацией (закон Гука). При дальнейшем сжатии образец деформируется без значительного увеличения нагрузки (материал течет). Текучесть при сжатии коротких образцов выявляется не очень отчетливо, поэтому при испытании ее определить на прессе ПСУ-125 не удается. Затем нагрузка начинает вновь возрастать, образец непрерывно сжимается, поперечное сечение его увеличивается — образец сплющивается.

Вычисление предела текучести при сжатии:

, МПа

где FT — нагрузка, соответствующая текучести, Н;

А0 — площадь поперечного сечения образца до испытания, м2

На рис.2 представлены различные стадии деформации образца стали при сжатии.

На рис.3 показаны образцы из чугуна до и после испытания, а на рис.4 — диаграмма сжатия чугуна, которая не имеет отчетливо выраженного прямолинейного участка, а постепенно искривляясь, обрывается в момент разрушения образца.

Предел прочности чугуна при сжатии определяется по формуле:

, МПа

где — наибольшая нагрузка. Н.

Рисунок 1. Диаграмма сжатия пластического материала

Рисунок 2. Деформация образца при сжатии

Рисунок 3. Образец из чугуна до и после сжатия

Рисунок 4. Диаграмма сжатия чугуна

Рисунок 5. Диаграмма сжатия деревянного образца

1 — вдоль волокон;

2 — поперек волокон

Рисунок 6. Деревянные образцы, разрушенные при сжатии вдоль волокон

Рисунок 7. Деревянный образец до и после сжатия поперек волокон

Испытание деревянных образцов представляет собой особый интерес вследствие того, что прочность этого материала, имеющего волокнистую структуру, неодинакова вдоль и поперек волокон (анизотропный материал).

На рис. 5 представлена диаграмма сжатия образца вдоль волокон (кривая 1). После достижения наибольшей нагрузки образец начинает разрушаться и нагрузка падает.

Предел прочности дерева вдоль волокон вычисляют по формуле:

, МПа

где — наибольшая нагрузка, предшествующая разрушению образца, Н.

На рис.6 показаны разрушенные деревянные образцы при сжатии вдоль волокон.

На рис.5 (кривая 2) представлена диаграмма сжатия деревянного образца поперек волокон.

Вначале нагрузка возрастает пропорционально деформации, затем нагрузка почти не изменяется, а деформация увеличивается. Разрушения образца не происходит. он лишь спрессовывается. За разрушающую нагрузку условно принимают то значение силы, при которой кубик деформируется на 1/3 своей длины.

Предел прочности дерева поперек волокон определяют по формуле:

, МПа

где — нагрузка, принятая за разрушающую, Н.

Прочность дерева на сжатие поперек волокон обычно в 8-10 раз меньше, чем вдоль волокон.

На рис.7 показан образец до и после сжатия поперек волокон.

Формы и размеры образцов

При испытании на сжатие пользуются образцами небольшой высоты, которые сжимают между плоскими плитами испытательной машины. При испытании приходится считаться с силами трения, возникающими между торцами образца и плитами машины, и возможностью изгиба образца. Влияние сил трения уменьшается с увеличением высоты образца, но во избежание искривления необходимо применять короткие образцы.

Для испытания установлены такие формы образцов, которые позволяют уменьшить искажение результатов испытания от изгиба.

Образец из пластических материалов при сжатии приобретает слегка бочкообразную форму из-за сил трения, между торцами образца и опорными плитами, так как силы трения препятствуют слоям, лежащим близко к опорам, расширяться в поперечном направлении. Влияние трения можно уменьшить путем смазки опорных поверхностей или применением образцов специальной формы.

На рис.8 показан образец в виде толстостенного полого цилиндра. Сжатие образца производится коническими опорами. Угол при вершине конуса 2 выбирают в зависимости от коэффициента трения f материалов опор и образца: .

Сжатие образца происходит таким образом, что цилиндрическая форма сохраняется до момента разрушения.

Для металлов применяют цилиндрическую форму образцов с соотношением длины образца l к его диаметру d от 1 до 3: l=(1…3)d. При испытании на сжатие дерева, цемента, бетона применяют образцы в виде куба. Размеры испытуемых образцов определяют в зависимости от предельной нагрузки, которую может обеспечить испытательная машина.

Испытательные машины

испытание на сжатие проводят на универсальной испытательной машине Р-10, УМ-5, Р-5, прессе ПСУ-125 и др. Предельная нагрузка на Р-10 — 100 кН, а на прессе ПСУ-125 — 1250 кН.

Пресс ПСУ-125 представляет собой установку (см. рис. 9), состоящую из нагружающего устройства 1 и пульта управления 2. Нагружающее устройство предназначено для деформирования и разрушения испытуемого образца.

Пульт управления служит для управления процессом нагружения образца и контроля за величинами нагрузок и деформаций. Пульт управления включает насосную установку и силоизмерительную головку. нагружающее устройство и пульт управления соединяются трубопроводом.

Нагружающее устройство представляет собой неподвижную раму, состоящую из станины 3 и поперечины, соединенных между собой двумя резьбовыми колоннами. По колоннам вертикально вверх и вниз движется траверса 4. Перемещение подвижной траверсы по резьбам колонн осуществляется от электродвигателя с помощью червячно-винтовой передачи и служит для установки необходимого рабочего пространства в зависимости от высоты испытуемого образца.

Управление перемещением траверсы осуществляется с помощью переключателя 5, установленного на корпусе электрошкафа.

В центральной части станины расположен цилиндр пресса, в котором перемещается плунжер. Под действием давления масла в цилиндре плунжер перемещается вверх. Подвижные части пресса опускаются вниз под действием собственного веса.

Верхняя сменная плита 7 связана с подвижной траверсой с помощью самоустанавливающейся сферической опоры, обеспечивающей осевое приложение нагрузки к образцу.

Рисунок 8. Испытание трубчатого образца на сжатие коническими опорами

Рисунок 9. Гидравлический пресс ПСУ-125

1 — нагружающее устройство, 2 — пульт управления, 3 — станина, 4 — траверса, 5 — переключатель управления траверсой, 6 — нижняя плита, 7 — верхняя плита, 8 — регулятор скорости деформирования, 9 и 10 — кнопки включения и выключения насоса, 11 — маховик, 12 — образец, 13 — выключатель