Библиографический список

1. Головин с.А. Физика прочности и пластичности. Учеб. Пособие. – Тула: Изд-во ТулГу, 2006. - 192 с.

2. Гладштейн в.И. Физика прочности и механические свойства материалов. Учеб. Пособие. – м: Изд-во мгвми, 2005. -250 с.

Лабораторная работа № 1

Испытание на растяжение с построением диаграммы статического

Деформирования

1. Цель работы

1) Определить характеристики механических свойств листового проката методом испытания на растяжение по ГОСТ 1497-84.

2) Методом испытания на растяжение построить диаграмму статического деформирования с определением характеристик степенного m и линейного упрочнения.

2. Теоретические положения

Характеристики механических свойств являются контрольными и сертификационными показателями выпускаемой продукции предприятий металлургической промышленности. Они определяют качество и стабильность свойств выпущенных партий металла. По этим же характеристикам производится прием продукции и, в том числе, эти характеристики служат одним из показателей выбора потребителя продукции.

Характеристики механических свойств [1] можно условно подразделить на две группы, первая из которых отражает прочностные свойства , а вторая – свойства пластичности , однако необходимо помнить, что эти группы взаимно связаны и определяют в комплексе другие свойства такие, например, как усталость, трещиностойкость, ударная вязкость и др.

Диаграмма растяжения, получаемая при испытании образца на растяжение, и на основании которой рассчитывают характеристики механических свойств, имеет и вторую сторону информативности – она отражает микрострутурные механизмы пластической деформации. Поэтому диаграмму растяжения используют для исследования процессов пластической деформации в металлах и сплавах [2, 3].

Для определения способности металлов и сплавов к упрочнению в упруго пластической области диаграммы растяжения ее представляют в координатах истинных деформаций и истинных напряжений (рис.1) с аппроксимацией упруго пластического участка от предела текучести до разрушения в форме степенной или линейной зависимостей [4, 5].

Рис. 1.1. Диаграмма статического деформирования: 1 – степенная аппроксимация; 2 – линейная аппроксимация; 3 – жестко упругий материал; 4 – жестко пластичный материал

Если в процессе нагружения при заданной величине усилия Р фиксировать текущую площадь поперечного сечения F, то можно определить истинные значения напряжений и продольных истинных деформаций :

, (1.1)

где – текущее условное напряжение; – начальная площадь поперечного сечения ; – текущее относительное поперечное сужение.

Форма зависимости при степенной аппроксимации имеет вид

, (1.2)

при линейной аппроксимации имеет вид

, (1.3)

где m – показатель степенного упрочнения; – модуль линейного упрочнения.

3. Оборудование и инструмент

1. Испытательная машина Р 20, описание устройства, инструкция для работы.

2. Образцы стали для испытаний:

- плоский образец из листового проката;

- цилиндрический образец из пруткового проката.

3. Инструменты для измерений и разметки образцов.

4. Порядок испытания плоского образца

4.1. Сделать выписку (можно копию) из ГОСТ 1497-84 о порядки проведения испытаний на статическое растяжение, требования к испытательным машинам, способ подготовки образцов к испытаниям, проведение испытаний, расчет характеристик механических свойств и др., обработка результатов.

4.2. Подготовить таблицу для исходных данных и результатов испытаний (табл. 1.1)

Таблица 1.1. Результаты испытаний плоского образца

№ обр.	Размеры поперечного сечния						Расчетная длина
	начальные			конечные			начальная	конечная
	b 0, мм	h 0, мм	F 0, мм 2	b К, мм	h К, мм	F К, мм 2	l 0 , мм	l К , мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9

продолжение таблицы

Нагрузки соответствующие			Характеристики механических свойств
Р Т, кг	Р В, кг	Р К, кг	, МПа	, МПа	, МПа	δ, %	Ψ, %
10	11	12	13	14	15	16	17

4.3. Изобразить чертеж образца с указанием размеров, снять размеры с образца и подготовить образец для испытаний.

4.4. Подготовить испытательную машину к проведению испытаний с записью машинной диаграммы растяжения.

4.5. При растяжении образца наблюдать за характерными участками диаграммы и за показателями силоизмерителя, зафиксировать на силоизмерителе и диаграмме нагрузки соответствующие Р _Т, Р _В, Р _К.

4.6. Рассчитать характеристики механических свойств стали.

4.7. После испытания изучить диаграмму растяжения: определить область только упругих деформаций, область общей текучести, область упрочнения и область местной текучести (образования шейки).

5. Порядок испытания цилиндрического образца

5.1. Общие требования см. п. 4.1, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6.

5.2. Подготовить таблицу для исходных данных и результатов испытаний (табл. 1.2)

Таблица 1.2. Результаты испытаний цилиндрического образца

№ обр.	Размеры поперечного сечния				Расчетная длина
	начальные		конечные		начальная	конечная
	d 0, мм	F 0, мм 2	b К, мм	F К, мм 2	l 0 , мм	l К , мм
1	2	3	4	5	6	7

продолжение таблицы

Нагрузки соответствующие			Характеристики механических свойств
Р Т, кг	Р В, кг	Р К, кг	, МПа	, МПа	, МПа	δ, %	Ψ, %
8	9	10	11	12	13	14	15

5.3. После достижения нагрузки Р _Т через каждую ступень нагрузки = 200 кг до разрушения производить фиксирование размера поперечного сечения d ( см. табл. 1.3), при достижении нагрузки Р _В определить область образования шейки и продолжить фиксирование размеров в шейке.

Таблица 1.3. Построение диаграммы статического деформирования

№ п/п	Текущие параметры
	Р = Р Т +n	σ, МПаσ	d, мм	F, мм 2	ψ
1
2
3
4
…

5.4. По данным табл. 1.3 нанести экспериментальные точки на график – .

5.5. Выполнить аппроксимации экспериментальных данных в степенной (1.2) и линейной (1.3) формах и определить параметры m и .

6. Оформление отчета

6.1. Представить уменьшенные копии машинных диаграмм растяжения с указанием характерных точек.

6.2. Представить таблицы 1.1, 1.2 и 1.3.

6.3. Представить диаграммы статического деформирования , аппроксимирующие зависимости, показатели достоверности, значения m и .

6.4. Выводы.