4 Порядок проведения работы

Перед началом работы необходимо:

1 Измерить с помощью штангенциркуля длину и диаметр , образца;

2 Вычислить площадь поперечного сечения ;

3 Результаты измерения занести в "Журнал для занятий в Механичес­кой лаборатории";

4 Намотать миллиметровую (или другую специальную) бумагу на бара­бан испытательной машины (ниже деревянного валика);

5 Вставить карандаш или перо б записывающее устройство каретки;

6 Каретку соединить с рычагом маятника;

7 Проверить под наблюдением лаборанта исправность машины и произ­вести пробное включение машины на холостой режим работы;

8 Вставить образец в захваты машины.

После установки образца и проверки исправности машины присту­пают к проведению эксперимента. Вращением рукоятки (или включени­ем электромотора) сообщаем образцу нагрузку, под действием кото­рой образец удлиняете».

Машина автоматически записывает на бумаге диаграмму растяжения.

5 Обработка опытных данных

1 Вынуть образец из захватов машины;

2 Измерить штангенциркулем длину образца после разрушения и диаметр шейки ;

3 Вычислить площадь шейки А₂;

4 Полученные данные занести в журнал;

5 Снять вычерченную диаграмму растяжения с барабана;

6 Определить механические характеристики стали.

Для нахождения механических характеристик необходимо:

1 Исключить из рассмотрения диаграммы криволинейный участок путем проведения прямой ОА до пересечения с начальной горизонталь­ной прямой (рисунок 3);

Рисунок 3 - Диаграмм растяжения образца из малоуглеродистой стали

2 Отметить на диаграмме точку А, в которой заканчивается прямоли­нейный участок диаграммы ОА. Вычислить предел пропорциональности. Пределом пропорциональности , называется максимальное напря­жение, до которого справедлив закон Гука, т.е. удлинение образца пропорционально силе. Для вычисления , силу F_n (ординату точки А) разделить на площадь поперечного сечения А₁.

; (1.1)

3 Отметить в диаграмме площадку текучести, близкую к горизонталь­ной. Текучестью материала называется заметное возрастание удли­нений без видимого увеличения нагрузки (иногда даже с падением ее). Механически текучесть объясняется взаимными сдвигами частиц матери­ала. На поверхности отполированного образца можно через лупу видеть косые штрихи - линии сдвигов. Эти линии называются линиями Чернова-Людерса. Большинство их наклонено ж образующей образца под углом около 45°, т.е. приблизительно соответствует положению площадок на­ибольших касательных напряжений. Напряжение, соответствующие теку­чести материала, называется пределом текучести. Для его определения необходимо нагрузку, соответствующую площадке текучести F_т, разде­лить на площадь поперечного сечения образца А₁.

; (1.2)

После стадии текучести материал вновь начинает сопротивляться возрастающей нагрузке, наступает так называемая стадия упрочнения;

4 Отметить на диаграмме точку С, имеющую наибольшую ординату, и определить предел прочности или временное сопротивление – напряжение, вызванное наибольшей нагрузкой, которую образец выдержал до разрушения

; (1.3)

При максимальной нагрузке в образце начинает образовываться мест­ное сужение поперечного сечения - шейка, вследствие чего сопротив­ление образца быстро уменьшается и кривея идет вниз. Но ис­тинное напряжение, получающейся делением нагрузки на соответствующую площадь сечения образца в шейке, возрастает;

5 Определить условное и действительное (истинное) разрушающие напряжение, для этого нагрузку F_p, соответствующую моменту разру­шения (ордината точки Д), разделить вначале на первоначальную пло­щадь сечения образца F₁, а затем - на площадь шейки – F₂

(1.4)

Найденные механические характеристики называются характеристиками прочности. Деформация образца в начальной стадии растяжения, соответствующая прямолинейному участку диаграммы, яв­ляется упругой. С наступлением периода текучести образец начинает получать заметную остаточную (пластическую) деформацию. Полное уд­линение образца в любой данный момент (т.к) определяется суммой упругой и остаточной деформацией и на диаграмме выражается отрезком CH на абсциссе. Постепенно разгружая образец, будем замечать уменьшение его длины, при этом разгрузка изобразится прямой KG , параллельной первоначальному участку диаграммы. Отрезок GН пред­ставляет упругое удлинение образца, полученное к данному моменту, а отрезок ОG - остаточное. Упругое удлинение, как видно по диаг­рамме, подчиняется закону Гука в любой стадии деформации образца. При повторном нагружении образца прямая GK повторится, ко в обрат­ном направлении, и при дальнейшем нагружении кривая КСД будет как бы продолжением предыдущей диаграммы.

6. Определить относительное остаточное удлинение образца при раз­рыве по формуле

(1.5)

Полное остаточное удлинение образца определится на диаграмме отрезком OF на оси абсцисс, отсекаемой прямой ДР, проведенной через точку Д параллельно первоначальному прямолинейному участку СА диаграммы; - длина образца до испытания;

7 Определить относительное сужение по формуле

(1.6)

где - первоначальная площадь сечения образца, - площадь сече­ния в месте разрыва, в шейке. Механические характеристики к навиваются характеристиками пластичности материала;

8 Определить работу, затраченную на растяжение образца (вплоть до paзрушения). Площадь диаграммы, заключенная между кривой ОАВСД и оси абсцисс, представляет собой работу, затраченную на растяжение образца. Для ее вычисления вокруг диаграммы описывают прямоугольник 0MNE. Отношение площади диаграммы ОАВСДЕ к площади описанного прямоугольника 0MNE называется коэффициентом полноты диаграммы

Площадь описанного прямоугольника 0MNE равна произведению F_в на полное удлинение образца (в метрах), определяемое из диаграммы от резком ОЕ (абсцисса точки Д).

Работа деформации в кг*м определится по формуле

(1.7)

9 Определить удельную работу разрушения по формуле

где V - объем цилиндрической (расчетной) части образца, выраженный в см³.

10 Построить диаграмму напряжений, выбрав соответствующие масштабы напряжений и относительных удлинений.

11 Определить допускаемое напряжение для исследуемой стали при стати­ческом нагружении по формуле , где К - коэффициент запаса прочности. Для расчета принять К = 1,5.