Определе­ние удлинения образца. Испытательные машины на растяжение

Другим способом определе­ния удлинения образца является снятие диаграммы на­грузка — время (рис. 20). Пре­имущество этих диаграмм состоит 'в возможности опреде­ления характеристик материа­лов при высоких и низких температурах. Перемещение диаграммной бумаги регистриру­ющим барабаном со скоростью V_pи траверсы испытательной машины V_rпроисходит пропорционально во времени.

Рис.    20.     Диаграмма    растяжения вязкого   материала

Благодаря возможности регулирования скорости перемещения диа­граммной бумаги можно в широких пределах изменять масштаб времени.

Удлинение образца ∆L, получаем как

               (1)

где х ~ длина  диаграммы,   мм,  до  точки х.

Так же, как и при косвенном определении удлинения образца по перемещению траверсы испытательной машины, найденное зна­чение ∆L можно лишь условно приравнять к увеличению расчетной длины образца. Поэтому по диаграмме нагрузка — время нельзя определять модуль упругости I рода материала.

Для снятия диаграммы нагрузка — время удобно использовать образец, имеющий головку с буртиком (рис. 16, в), или представ­ленный на рис. 21 образец для испытаний на микрорастяжение при повышенной температуре.

Лишь в редких случаях встречается «идеальная» кривая Гука, поэтому для правильной оценки результатов опыта необходимо пу­тем экстраполяции определить начало отсчета (рис. 20, кривая 2). С увеличением жесткости испытательной системы этот «пусковой эффект» становится все меньше. Его можно полностью исключить путем подбора небольшой предварительной нагрузки. Некоторые типичные диаграммы напряжение — удлинение различных мате­риалов приведены на рис. 22.

Методические указания

Испытательные машины на растяжение, как правило, устроены просто и уже после небольшого инструктажа их можно обслужи­вать самостоятельно: исключение составляют лишь испытательные машины, управляемые от ЭВМ.

После включения испытательной машины следует установить такой предел измерения, который соответствует ожидаемым испы­тательным нагрузкам: область этих нагрузок не должна нахо­диться в начале шкалы измерения. В начальной области (состав­ляющей максимум 1/10 предела шкалы измерения) точность изме­рения нагрузки не соответствует классу измерительного прибора испытательной машины.

Вообще машины для испытания на растяжение относятся к 1-му классу точности, т, е. в области применения относительная по­грешность показаний не должна превышать ±1% измеряемой величины.

С помощью динамометра (рис. 23) можно самостоятельно про­вести проверку измерения нагрузки. Для этого нагрузка прикла­дывается ступенчато, и на эталонном динамометре ее фактическая величина сравнивается с заданной. По разнице показаний рассчи­тывается относительная погрешность. После выбора диапазона

измерения нагрузки необходимо пройерить положение нулевой точки шкалы силоизмерителя и внести поправку, если это не­обходимо.

Внимание! У гидравлических разрывных машин при корректи­ровке нулевой точки шкалы силоизмерителя вес связанной с рабо­чим цилиндром нижней траверсы испытательной машины не учи­тывается, если она установлена в рабочем положении.

Рис.   23.   Силоизмеритель

Перед началом испытания сле­дует проверить работу  регистри­рующего   прибора.   Наконец, для заданной     скорости    нагружения 10 Н/(мм²с) должен быть рассчи­тан прирост   нагрузки   в  секунду по площади  поперечного  сечения подготовленных    для    испытания образцов.      Необходимо      строго следить за соблюдением заданной скорости   нагружения,    так   как с   ростом   скорости   нагружения повышаются    пределы    текучести и   предел   прочности     на    растя­жение.

В   отличие   от   металлических материалов       при       испытаниях

пластмасс (например полиэтилена) могут быть выбраны следующие скорости: 1; 5; 50; 100; 500 мм/мин. Скорость испытаний необ­ходимо заносить в протокол.

• Под скоростью испытания следует понимать скорость, при кото­рой расстояние между зажимными клеммами во время испытания увеличивается в течение 1 мин.

Подготовка образцов для испытания на растяжение

У круглых образцов, предназначенных для испытания, следует замерить диаметр, у плоских — толщину и ширину. Размеры менее 10 мм должны определяться с точностью до 0,01 мм, свыше

10  мм — до  0,1   мм.

С помощью этих размеров вычисляют расчетную длину L₀, отмечают ее на образце и делят его на п равных частей длиной 5 или 10 мм. Допустимое отклонение расчетной длины от номиналь­ной составляет ±1 %.

Маркировка расчетной длины и ее деление на части произво­дятся с помощью делительной машины. Необходимые для оценки испытаний величины, такие каъ диаметр, толщина, ширина образца и расчетная длина, заносятся в протокол испытания.

Методика испытания

Образцы следует устанавливать в подготовленную испытатель­ную машину таким образом, чтобы их нагружение производилось строго по центру. Несимметричное приложение нагрузки приводит к возникновению дополнительных изгибающих напряжений, ко­торые искажают результат испытания. Правильно установленный образец нужно плавно и равномерно с заданной скоростью нагружения растягивать до разрушения, снимая при этом диа­грамму растяжения. После разрушения образца обе его части не­обходимо вынуть из зажимов и сложить для использования при оценке результатов испытания.