Испытание чугуна на сжатие (лабораторная работа)

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕХАНИКИ

УТВЕРЖДЕНО

На заседании кафедры

Протокол № ________

От __________ 2008 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

по курсу: «СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ»

ИСПЫТАНИЕ ЧУГУНА НА СЖАТИЕ

Керчь  2008г.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение процесса сжатия чугуна и определение его предела прочности (временного сопротивления).

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

По своему поведению при растяжении и сжатии материалы делятся на пластичные и хрупкие. Разрушение первых сопровождается значительными остаточными деформациями, а вторые разрушаются при очень малых остаточных деформациях. К пластичным материалам относятся малоуглеродистая сталь, медь, алюминий, серебро и др.; к хрупким – чугун, бетон, кирпич и др.

Размеры образцов для разных материалов различны. Так для испытания чугуна применяются короткие цилиндры диаметром 16 мм и высотой 20 мм. Для них отношение высоты к диаметру должно находиться в пределах . Для испытания бетона применяются кубические образцы с размером ребра до 300 мм.

При сжатии образца из пластичного материала ниже предела пропорциональности или текучести материала ведет себя так же, как при растяжении. Пределы текучести и пропорциональности для мягкой стали  примерно одинаковы при сжатии и при растяжении. При дальнейшем увеличении нагрузки образец укорачивается, увеличиваясь в диаметре. Разрушение образца не происходит, т.к. он превращается в лепешку.

Хрупкие материалы при сжатии разрушаются так же, как и при растяжении, при очень малых деформациях.

При сжатии происходит ряд явлений, существенно отличающих испытание на сжатие от испытания на растяжение. Под действием сжимающих сил образец в виде цилиндра укорачивается, принимая слегка бочкообразную форму (см. рис.1). При уменьшении высоты образца его частицы перемещаются в радиальном направлении. При этом между торцами образца и плитами машины возникают силы трения, направленные в сторону, противоположную направлению поперечной деформации, т.е. радиально, от периферии к центру. Эти силы нарушают однородный характер нагружения образца, что и приводит к получению бочкообразной формы. Бочкообразность можно уменьшить смазкой торцов образца.

 

Рис.1

Разрушение образца из хрупкого материала происходит под углом приблизительно равным 45˚. Это объясняется тем, что при линейном напряженном состоянии касательные напряжения определяются по формуле . Как видно: касательные напряжения будут максимальными при . В этом случае .

Поэтому разрушение образца происходит вследствие сдвига одной его части относительно другой за счет максимальных касательных напряжений.

При испытании чугуна или других хрупких материалов ограничиваются определением предела прочности, равного напряжению при наибольшей нагрузке  перед разрушением образца

                                                                           

 

где:  - площадь поперечного сечения образца до испытания.

        Предел прочности чугуна достигает / 50 ÷100 / МПа.