Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный техниЧеский университет

621

П759

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКЕ

для студентов всех форм обучения

Новосибирск

2011

УДК: 621.031 (076.5)

Настоящее методическое руководство содержит 3 лабораторных работы по прикладной механике, охватывающие вопросы определения механических характеристик материалов и исследования деформированного состояния при растяжении, кручении и изгибе.

Составитель: к.т.н., доц Поляков Ю.С.

Рецензент:

Работа выполнена на кафедре «Прикладной механики»

 Новосибирский государственный технический университет, 2011

Лабораторная работа №1

Определение механических характеристик конструкционных материалов при растяжении

Цель работы: научиться определять основные механические характеристики материала опытного образца при его растяжении.

1. Общие сведения

Наиболее широко распространен метод исследования свойств материалов на растяжение. Данные, получаемые при этом исследовании, используется в расчетах на прочность не только для растяжения, но и других видов деформаций.

Для испытания на растяжение изготавливают специальные образцы (размеры и форма согласно ГОСТу 1497-73 «Методы испытания на растяжение»). Применяются цилиндрические и плоские образцы (рис.1). Начальная расчетная длина должна удовлетворять соотношениям:

1: Короткие плоские образцы: .

Короткие цилиндрические образцы: .

2: Длинные плоские образцы: .

Длинные цилиндрические образцы: .

Рис.1. Цилиндрический и плоский образцы.

2. Порядок выполнения работы

1. На рабочем образце нанести риски на расстоянии 30-35 мм, соответствующим базовой длине образца.

2. Измерить диаметр рабочего участка образца в трех местах.

3. Установить образец в захваты пресса Р-5, выставить захваты в центре площадки поршня.

4. Выбрать зазоры кинематической цепи, для чего произвести подкачку ручным насосом пресса до тех пор, пока захваты с образцом не будут зафиксированы поршнем пресса. Если стрелка манометра при этом стронулась с нулевой отметки, стравить давление масла кратковременным открытием перепускного клапана.

5. Поворотом шкалы выставить индикатор на нуль.

6. Заготовить таблицу исходных данных по следующей форме:

Абсолютное удлинение , мм	Относительное удлинение	Давление в гидроцилиндре , кг/см²	Усилие растяжения ,кг	Напряжение растяжения

В таблице – абсолютное удлинение образца; – относительное удлинение образца; – базовая длина образца; – давление масла по манометру; = 28 см² – площадь поршня пресса; – площадь поперечного сечения образца; – сила, создаваемая прессом.

1. Деформацию образца осуществлять плавным движением рукоятки ручного насоса. Определять давление по манометру через 0,2 мм удлинения образца. Данные занести в таблицу.

2. Как только давление начнет заметно падать, внимательно следите за показанием манометра, стараясь зафиксировать давление в момент разрыва.

1. Обработка результатов

1. Составить разорванный образец. Измерить диаметр шейки , длину базового участка после разрушения , рассчитать площадь поперечного сечения образца до разрушения и после . Полученные данные записать в табл.1 (см.форму отчета).

В качестве диаметра рабочего участка и диаметра шейки принять среднее арифметическое значение из трех измерений

2. Используя машинную диаграмму или таблицу исходных данных, получить зависимость измерения и построить диаграмму растяжения.

3. Вычислить и занести в таблицу значения текущих напряжений σ и относительных удлинений .

4. Построить условную диаграмму

5. Определить механические характеристики материалов.

Рис.3. Типовая диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали

Предел пропорциональности как отношение растягивающего усилия в конце прямолинейного участка диаграммы (точка А рис.3) к первоначальной площади поперечного сечения:

до предела пропорциональности сохраняется прямолинейная зависимость между напряжением и деформацией.

Предел упругости как отношение растягивающего напряжения в точке В к первоначальной площади поперечного сечения:

для предела упругости деформация материала полностью обратима.

Предел текучести как отношение растягивающего усилия в точке С к первоначальной площади поперечного сечения:

предел текучести – это такое напряжение, при котором происходит рост деформации без увеличения напряжений на диаграмме. Для ряда материалов, не имеющих на диаграмме выраженной площадки текучести, вводят понятие условного предела текучести, под которым подразумевают напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2%.

Предел прочности (временное сопротивление) как отношение наибольшей нагрузки к первоначальной площади поперечного сечения:

Остаточное относительное удлинение как отношение остаточного удлинения образца к первоначальной длине:

где ℓк=ℓп-ℓу – остаточная длина образца после разрыва;

ℓп , ℓу – полная и упругая часть удлинения образца.

Относительное остаточное сужение как отношение разности первоначальной площади F₀ и площади поперечного сечения в самом тонком месте образца Fм, полученном после разрыва, к первоначальной площади поперечного сечения:

Примечание. Относительное удлинение при разрыве и относительное остаточное сужение при разрыве служат показателями пластических свойств материала.