Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Сопротивление материалов". Часть 1, страница 2

Пластические свойства материала при кратковременных испытаниях на разрыв  измеряются двумя механическими характеристиками:

·  относительное остаточное удлинение при разрыве

                                                      (1.7)

где -  длина образца после разрыва, и

·  относительное остаточное сужение при разрыве

,                                                     (1.8)

где A₁ - площадь поперечного сечения после разрыва образца.

Удельная работа разрыва

Работа силы, растягивающей образец, определяется интегралом вида , где , или площадью диаграммы растяжения (рис. 1.2а). Полная работа W складывается из двух составляющих: работы, затрачиваемой на упругое деформирование образца , которая возвращается при разгрузке или разрыве в виде механической работы, и работы затрачиваемой на пластическое деформирование . Для подсчета полной работы, затраченной на деформирование образца, определяется площадь фигуры, ограниченной диаграммой, по формуле , в которой произведение  выражает площадь параллелограмма, описанного около диаграммы растяжения,   -коэффициент заполнения диаграммы, показывающий, какую часть площади параллелограмма занимает диаграмма растяжения. Из опытов установлено, что для малоуглеродистых сталей =0.8÷0.9;  в расчете можно принять =0.85.

Для подсчета удельной работы разрыва нужно работу, затраченную на разрыв образца разделить на начальный объем рабочей части образца V₀

Выводы.

В результате испытания стального  образца  получены механические характеристики прочности и пластичности. Сравнив их с данными ГОСТа, можно ориентировочно установить марку стали, из которой был изготовлен опытный образец (таблица 1).

Контрольные вопросы:

1.  Какую деформацию  называют упругой, и какую остаточной?

2.  Что называется пределом пропорциональности, пределом упругости, пределом текучести, временным сопротивлением?

3.  Что называется деформационным упрочнением (наклепом)?

4.  Какие величины называют характеристиками пластичности материала?

5.  Как вычисляется работа, затраченная на разрушение образца?

Таблица 1.

Механические свойства углеродистой стали обыкновенного качества ГОСТ 380-71 группы А

Марка стали	Временное сопротивление	Предел текучести	Относительное удлинение, %
Ст 0	310	-	23-20	19-16
Ст 1 кп	310-400	-	35-32	30-27
Ст 1 пс, Ст 1 сп	320-420	-	34-31	29-26
Ст 2 кп	330-420	220-190	33-30	28-25
Ст 2 пс, Ст 2 сп	340-440	230-200	32-29	27-24
Ст 3 кп	370-470	240-200	27-24	23-20
Ст 3 пс, Ст 3 сп	380-490	250-210	26-23	22-19
Ст 3 Гпс	380-500	250-210	26-23	22-19
Ст 4 кп	410-520	260-230	25-22	21-18
Ст 4 пс, Ст 4 сп	420-540	270-240	24-21	20-17
Ст 5 пс, Ст 5 сп	500-640	290-260	20-17	17-14
Ст 5 Гпс	460-600	290-260	20-17	17-14
Ст 6 пс, Ст 6 сп	600	320-300	15-12	13-10

Примечания.

1)  В зависимости от назначения сталь подразделяется на три группы:
А – поставляемую по механическим свойствам; Б – поставляемую по химическому составу; В – поставляемую по механическим свойствам и химическому составу.

2)  Условное обозначение марки стали:

а)  буквы Ст обозначают «сталь»; цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств стали;

б)  буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали; группа А в обозначении марки стали не указывается, например: Б Ст 3, В Ст 3, Ст 3;

в)  для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера марки добавляют индексы: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная; например: Ст 3 кп, Ст 3 пс, Б Ст 3 сп.

Лабораторная работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛА

Твердость это способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Количественно это свойство материала измеряется числом твердости. Для определения твердости материалов, а следовательно, и для определения числа твердости существуют следующие способы, названные, как правило, именами исследователей, предложивших их: по Бринелю, по Роквеллу, по Кубасову, по Шору и по Виккерсу. Почти все они основаны на вдавливании в испытываемый образец механическим способом наконечника той или иной формы – закаленного стального шарика (Бринель, Роквелл), конуса (Кубасов, Роквелл), алмазной пирамиды (Виккерс) – и последующем измерении получившегося отпечатка.

За число твердости принимают отношение нагрузки, передаваемой через наконечник, к поверхности образовавшегося отпечатка (Бринель, Кубасов, Виккерс), или к глубине проникновения наконечника (Роквелл). Исключение составляет метод Шора, основанный на измерении твердости по высоте отскока бойка, падающего с определенной высоты на поверхность испытываемого материала.

Таким образом, числа твердости – это некоторые условные численные величины, различные при определении по разным методам. Важно то, что эти числа твердости определенным образом связаны с величиной временного сопротивления – одной из важнейших характеристик прочности материала.

Определение твердости материала по способу Бринеля.

Цель работы: определение временного сопротивления стали по числу твердости.

При определении твердости по Бринелю в испытываемый образец вдавливается на специальном прессе силой F закаленный стальной шарик диаметром D. При этом на поверхности образца остается отпечаток в  виде лунки диаметром d(рис. 2.1).