Сопротивление материалов: Практикум по лабораторным работам, страница 2

=4.9; =4.92; средний из двух измерений

==4.91;

радиус сечения в месте разрыва =2.455.

Вычислим: площадь поперечного сечения образца

;

площадь поперечного сечения образца в месте разрыва:

и определим относительное остаточное изменение площади сечения в месте разрыва:

и относительное удлинение образца:

.

1.3. Анализ диаграммы растяжения

Снимем диаграмму растяжения с катушки записывающего устройства и произведем обработку результатов испытаний. Для этого определим линейный участок и снимем значения силы растяжения и абсолютного удлинения образца. Далее произведем замеры так, чтобы получить линейно аппроксимированную кривую, представленную таблицей 1.1.(пятнадцать – двадцать замеров).

Таблица 1.1.

Данные, полученные в результате испытаний

№ замера	Абсолютное удлинение образца,	Сила растяжения, кгс	№ замера	Абсолютное удлинение образца,	Сила растяжения, кгс
1	2	500	10	8	2000
2	2.5	1000	11	8	2050
3	3	1250	12	8	2100
4	3.5	1400	13	9	2200
5	4	1500	14	10	2200
6	5	1750	15	11	2200
7	6	1800	16	12	2235
8	6.5	1850	17	13	2240
9	7.0	1900			=2240 кгс

Из полученных результатов следует, что

=2240 кгс =21925,

тогда:

Вычислим работу, затраченную на разрыв образца:

и определим удельную работу:

По полученной диаграмме найдем предел пропорциональности . Для этого на диаграмме определим координату, соответствующую пределу пропорциональности  и пределу прочности  и вычислим соответствующую нагрузку:

,

тогда, разделив ее на площадь образца, получим:

Для определения предела текучести  найдем на оси абсцисс диаграммы точку, соответствующую относительному удлинению образца =0.5%. Учитывая, что  =73 при =12.969%, получим:

Проведем из этой точки прямую, параллельную участку пропорциональности. Пусть абсцисса точки пересечения прямой и кривой графика =52 мм, тогда ее ордината будет соответствовать усилию:

;

предел текучести:

Вывод: В результате испытаний стального образца на растяжение определены его основные механические характеристики:

; ; ; ; ; .

Лабораторная работа №2.
Определение твердости металла

Цель работы – Изучить методы измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу. Определить числа твердости и приближенно вычислить временное сопротивление разрыву

Порядок проведения работы:

2.1. Изучить сущность методов измерения твердости.

2.2. Провести испытания по Бринеллю.

2.3. Провести испытания по Роквеллу.

2.1. Сущность методов измерения твердости

Одним из распространенных методов механических испытаний материалов является метод испытания на твердость.

Твёрдость – способность материала сопротивляться внедрению индентера. Наибольшее распространение получили методы определения твердости, выраженные в единицах НВ. Для получения численного значения твердости (НВ) на металлическую поверхность устанавливают шар диаметром , который нагружается силой , в результате чего на плоской поверхности появляется отпечаток диаметром , вызванный пластической деформацией этой поверхности (рис.2.1. а). Очевидно, что чем выше твердость поверхности, тем меньше диаметр отпечатка.

,

где:  - сила, с которой шарик вдавливается в образец; - площадь поверхности сферического отпечатка после снятия нагрузки.

         а)                            б)

Рис. 2.1. Схемы испытаний твердости

а) – по Бринеллю; б) – по Роквеллу.

Так как , то связь диаметров  и  с численным значением твердости определяется следующей формулой:

,

где 1,01 –переводной коэффициент в систему СИ.

Испытания показали, что между пределом прочности  и величиной твердости существует зависимость:

· для стали ;

· для медных сплавов ;

· для алюминиевых сплавов.

Одинаковые значения  при испытании одного и того же материала шариками разного диаметра могут получаться только при условии:

 

Величина  при  в и  в  принимается равной 30 для черных металлов; 10- для цветных металлов и 2,5- для очень мягких металлов.

К недостаткам испытаний на твердость по Бринеллю следует отнести невозможность измерения твердости очень твердых  а также очень мягких  металлов. Если твердость испытуемого материала будет очень велика, то диаметр отпечатка получится таким маленьким и края его будут столь нечеткими (вследствие микроскопических неровностей поверхности и деформации самого шарика), что измерить его будет невозможно. В мягкие же материалы шарик погрузится очень глубоко, диаметр отпечатка будет близок к диаметру шарика, и таким образом диаметр отпечатка перестанет служить критерием при оценке твердости. Поэтому ГОСТ 9012-59 устанавливает предел колебаний диаметра отпечатка:

Твердость антифрикционных и некоторых алюминиевых сплавов в результате ползучести уменьшается с увеличением времени выдержки испытуемого образца под нагрузкой; твердость стали при этих условиях заметно не меняется. В силу этого время выдержки под нагрузкой обычно принимают 10-60

Диаметр шарика выбирается в зависимости от толщины объекта испытаний: чем тоньше будет деталь в месте испытаний, тем меньше должен быть диаметр шарика. В практике используются шарики диаметром

Для стальных сплавов и цветных металлов  принимают соотношение между  и диаметром шарика , т.е.: диаметр шарика ; нагрузка ; выдержка под нагрузкой .