Подготовка разрывной машины. Снятие диаграммы растяжения

Методические указания

Подготовка разрывной машины производится так же, как и в первом опыте.

С помощью измерительного микроскопа необходимо определить диаметры образцов в основаниях надрезов, а также вблизи них.

Внимание!. Для описания напряженного состояния с помощью коэффициента концентрации напряжений k следует использовать лишь образцы, диаметры которых как в основаниях надрезов, так и вблизи них незначительно отличаются друг от друга.

Рекомендуется использовать образцы, форма и размеры кото­рых представлены на рис. 33. При этом диаметр гладкого образца {г,, = оо) должен соответствовать диаметру надрезанного образца в основании надреза. Чтобы при испытании на растяжение надре­занных образцов исключить вредное действие изгибающих напря­жений, образцы с резьбовыми головками по возможности следует закреплять в захватах со сферическими вкладышами. Если имеется профилограф, то нужно также проверить или точно определить ра­диусы надрезов образцов.

Рис. 33. Образец для испытания на растяжение с надрезом

По полуширине образца а в основании надреза и его радиусу r_K нужно рассчитать и записать в таблицу коэффициент концентра­ции напряжений k. Наконец, для определения относительного уд­линения в области надреза на поверхности образца необходимо с помощью чертилки отметить расчетную длину (l₀ = 25 мм).

Снятие диаграммы растяжения

Определить начало течения на надрезанных образцах по пока­заниям силоизмерителя разрывной машины или по диаграмме растяжения, снимаемой с обычным увеличением (например, ´5 или ´10), очень трудно, а при слишком маленьких радиусах над­резов вообще невозможно. Ввиду этого начальный участок кривой растяжения на всех образцах снимается с помощью тензометра вы­сокого разрешения (показатель разрешения не менее 1000). Для повышения стабильности измерений к образцам прикладывается небольшая предварительная нагрузка (например, 50—100 Н), по­добно тому, как это делается при определении предела текучести.

Готовый к работе тензометр следует установить на образец и закрепить с помощью пружинных зажимов. При этом нужно следить за правильностью положения ножей тензометра на поверх­ности образца.

При испытании образец следует равномерно растягивать с по­стоянной скоростью 1 мм/мин. После прохождения предела те­кучести испытание можно прекратить, снять тензометр, разгру­зить образец. В том случае, когда по диаграмме растяжения можно однозначно установить начало течения материала, испытание на растяжение можно проводить до разрушения образца. При этом с помощью пишущего прибора (косвенное измерение удлинения) при 10-кратном увеличении следует снять полную диаграмму растяжения. После разрушения образца обе его части нужно вынуть из захватов и подготовить к проведению оценки результатов ис­пытания.

Оценка результатов испытания

Необходимо установить влияние коэффициента концентрации напряжений k на предел текучести s_F и предел прочности s_B. Предел текучести s_F определяется как

s_F = F_F/A₀ Н/мм²,

где F_F — сила при пределе текучести; A₀ — площадь попереч­ного сечения образца в основании надреза.

Требуемую для расчета предела текучести силу F_F с учетом выбранной предварительной нагрузки можно определить по сня­тому с высоким разрешением на­чальному участку кривой диа­граммы растяжения.

Предел текучести проявляется при больших величинах течения материала при постоянной или же уменьшающейся нагрузках, кото­рые становятся меньше с увеличе­нием остроты надреза (рис. 34).

Предел прочности s_B опреде­ляется как

s_B = F_max/A₀ H/mm²

где F_max — наибольшая нагрузка.

Необходимую для расчета предела прочности силу F_mах можно определить по диаграмме растяжения.

Найденные значения предела текучести и предела прочности следует графически представить в зависимости от коэффициента концентрации напряжений k в прямоугольных координатах с мет­рическими осями. Нужно описать и объяснить влияние коэффи­циента k на прочностные свойства.

Затем следует определить влияние коэффициента концентрации напряжений k на пластичность.

Характеристикой для оценки пластичности служит относитель­ное удлинение при разрыве d:

d=Dl/l₀=(l_B-l₀)/l₀

где l₀ — первоначальная расчетная длина образца; l_B — расчет­ная длина после разрыва образца.

Первоначальная расчетная длина l₀ установлена для образцов равной 25 мм. Для определения l_B обе части образца нужно тща­тельно сложить, чтобы они образовывали прямую линию. Расстояние между сделанными ранее рисками следует замерить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм.

Вычисленные относительные удлинения образцов представ­ляются графически в метрических координатах в зависимости от коэффициента концентрации напряжений k. Необходимо описать и обосновать кривую относительного удлинения.

Для наглядного объяснения влияния остроты надреза на форму диаграммы растяжения необходимо в протокол испытания пере­нести снятые диаграммы в масштабе, соответствующем масштабу на рис. 32.

Следует описать влияние остроты надреза на форму диаграммы растяжения испытанного материала.