Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Сопротивление материалов". Часть 1

Страницы работы

Содержание работы

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1.

Растяжение стального образца до разрыва. Определение механических характеристик прочности и пластичности

4

Лабораторная работа №2.

Определение твердости материала

10

Лабораторная работа №3.

Исследование прочностных и пластических свойств материалов при сжатии

13

Лабораторная работа №4.

Исследование упругих свойств стали в области справедливости формул растяжения-сжатия

18

Лабораторная работа №5.

Исследование особенностей напряженного состояния поляризационно-оптическим методом

23

Лабораторная работа №6.

Исследование упругих свойств стали при кручении

29

Лабораторная работа № 7.

Испытание стального образца на перерезывание

31

Лабораторная работа № 8.

Определение деформации винтовой пружины

33

Лабораторная работа № 9.

Исследование напряженного состояния при изгибе стальной балки двутаврового сечения

36

Лабораторная работа № 10.

Определение центра изгиба в сечении балки с тонкостенным незамкнутым профилем

46

Лабораторная работа № 11.

Исследование границ применимости приближенного дифференциального уравнения изогнутой оси балки

49

Лабораторная работа № 12.

Определение прогибов гибкой балки на двух опорах, подвергнутой чистому изгибу

53

Лабораторная работа № 13.

Изгиб листовой рессоры

57


ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

При проектировании конструкций и деталей машин возникает необходимость в выборе материала, а также формы и размеров поперечных сечений  элементов. Для решения этих задач нужно располагать сведениями о прочности, пластичности, изотропности материалов и их способности противостоять разрушению при условиях, характерных для условий  эксплуатации конструкции.

Для получения количественных оценок указанных свойств необходимо провести исследования материалов в различных условиях. В результате обработки опытов можно получить условные величины, так называемые механические характеристики прочности и пластичности.

Методика  проведения испытаний регламентируется требованиями ГОСТ.

Лабораторная работа №1.

РАСТЯЖЕНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА ДО РАЗРЫВА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ

Цель работы: получение диаграммы растяжения и определение механических характеристик прочности и пластичности при статическом разрыве образца  малоуглеродистой стали.

Испытанию подвергается стандартный образец цилиндрической формы (рис.1.1) с отношением .

Рис.1.1

Испытания проводятся на специальной разрывной машине, снабженной записывающим устройством. Машина может работать с небольшой скоростью перемещения захватов, чем обеспечиваются статические условия испытания. На образец через захваты передается продольная растягивающая нагрузка, вызывающая его удлинение. По величине нагрузки и соответствующему ей удлинению делаются выводы о прочностных и деформационных свойствах материала. Параметры процесса автоматически отображаются на диаграмме растяжения образца в осях «нагрузка – перемещение ». При обработке результатов численные значения параметров снимаются с диаграммы с использованием масштабных коэффициентов.

На рис.1.2,а приведена диаграмма растяжения образца  малоуглеродистой отожженной стали. На диаграмме видны четыре характерных участка: ОВ – начальный участок, соответствующий упругой стадии работы металла (деформация образца подчиняется закону Гука); СС1 – площадка текучести; С1К – участок упрочнения; КD – участок образования «шейки» на образце. В процессе растяжения на участках ОВ, ВК образец удлиняется по всей своей расчетной длине равномерно. В начале участка КD удлинение образца становится неравномерным, образуется шейка и сопротивление растяжению снижается по кривой КD диаграммы.

Рис. 1.2

Механические характеристики прочности материала ( - площадь поперечного сечения образца до его растяжения):

·  предел пропорциональности   - наибольшее напряжение, до которого материал деформируется в соответствии с законом Гука

;                                                 (1.1)

·  предел упругости  - напряжение, при превышении которого в металле возникают относительные остаточные деформации, более заданной величины, например, 0.05 процента

;                                                   (1.2)

·  предел текучести  - наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения  нагрузки

;                                                      (1.3)

при отсутствии на диаграмме растяжения физической площадки текучести принято определять

·  условный предел текучести   - напряжение, при котором относительное остаточное удлинение достигает 0.2 процента

;                                                    (1.4)

·  временное сопротивление  - условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке , предшествующей разрушению образца

.                                                       (1.5)

Дополнительно определяется истинное сопротивление разрыву  - напряжение, определяемое отношением нагрузки  в момент разрыва к площади поперечного сечения образца  в месте разрыва

.                                                                (1.6)

При определении характеристик прочности соответствующую нагрузку относят во всех случаях к первоначальной площади поперечного сечения образца A0 , хотя по мере растяжения площадь поперечного сечения непрерывно уменьшается. Следовательно, все характеристики прочности – условные напряжения.

При нагрузке, превышающей FТв материале возникают необратимые пластические деформации, наблюдаемые визуально (на рис.1.2б показано изменение формы образца сравнительно с первоначальной). Участок СК диаграммы соответствует дальнейшим структурным изменениям материала образца, которые приводят к деформационному упрочнению. На участке КD удлинение образца становится неравномерным. Пластические деформации локализуются вблизи образовавшейся шейки.

На рис.1.3 приведены диаграммы условных напряжений (1) и истинных – (2). Значения истинных напряжений постоянно растут вплоть до момента разрыва.

Рис. 1.3

Рассмотрим диаграмму растяжения образца (рис.1.2а). Если в любой момент, например, в точке E разгрузить образец, то линия разгрузки EM будет параллельна прямой OВ, так как при разгрузке исчезают упругие деформации, подчиняющиеся закону Гука. При дальнейшем нагружении этого образца усилие в нем будет увеличиваться пропорционально его удлинению по прямой ME до величины нагрузки, при которой началась разгрузка образца. В результате разгрузки образца произошло увеличение упругих и прочностных свойств материала. Такое явление повышения упругих и прочностных свойств материала в результате предварительного пластического деформирования носит название наклепа. Пластические свойства материала при наклепе снижаются.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0