Ход работы

Испытания производятся при нормальном давлении, и температуре на машине ИМ-4Р. Цена деления - 100Н.

1. ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВА ВДОЛЬ ВОЛОКОН

1.1 ОБРАЗЕЦ ДО ОПЫТА

Геометрические параметры образца:

a = мм, ширина образца поперечное сечение

b = мм, длина образца образца

А=ab мм², площадь поперечного сечения образца

С помощью машины сжимаем образец до разрушения

Fсж = Н, нагрузку, при которой разрушается образец

1.2 ОБРАЗЕЦ ПОСЛЕ ОПЫТА

Рисунок образца после опыта

σ_{пред.сж.}=Fсж./А Н/мм², предел прочности при сжатии деревянного образца вдоль волокон

Рисунок 1

ВЫВОД:

2. ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВА ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

2.1 ОБРАЗЕЦ ДО ОПЫТА

Геометрические параметры образца:

a = мм, ширина образца поперечное сечение

b= мм, длина образца образца

А=ab мм², площадь поперечного сечения образца

С помощью машины сжимаем образец до разрушения

Fсж= Н, нагрузку, которую не выдерживает образец

2.2 ОБРАЗЕЦ ПОСЛЕ ОПЫТА

Рисунок образца после опыта

σ_{пред.сж.}=Fсж./А Н/мм², предел прочности при сжатии деревянного образца поперек волокон

Рисунок 2

ВЫВОД:

ВЫВОД ОБЩИЙ:

КОНТРОЛНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какую форму имеют образцы для испытания на сжатие?

2. Какие характерные участки можно выделить на диаграмме сжатия стали и чугуна?

3. Для каких материалов не определяется предел прочности при сжатии? Почему?

4. По каким признакам можно установить начало текучести при сжатии?

5. Какие причины вызывают бочкообразную форму стального образца?

Лабораторная работа № 6

ТЕМА: Определение характеристик упругих свойств материалов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: экспериментально определить предел упругости,

модуль упругости

ОБЪЕКТ: плоский образец с наклеенными на

него в продольном и поперечном направлениях

тензодатчиками, разрывная машина Р- 5

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Любая испытательная машина, создающая растягивающую нагрузку, достаточную для повышения напряжений в образце до предела текучести изучаемого материала. Такой машиной является Р-5. При отсутствии разрывной машины можно использовать гидравлический пресс и определять характеристики из испытаний на сжатие короткого образца призматической или цилиндрической формы.

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Любая испытательная машина, создающая растягивающую нагрузку, достаточную для повышения напряжений в образце до предела текучести изучаемого материала. Такой машиной является Р-5. При отсутствии разрывной машины можно использовать гидравлический пресс и определять характеристики из испытаний на сжатие короткого образца призматической или цилиндрической формы.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Начальный участок диаграммы растяжения или сжатия является прямолинейным. Удлинения на этом участке пропорциональны приложенной силе. При нагружении одинаковыми ступенями (с одинаковым приращением силы ΔР) приращения удлинений Δι на каждой ступени будут одинаковыми.

Они измеряются с помощью тензометров (тензометрических датчиков), размещенных на образце. Для измерения продольных деформаций используются датчики 1, 2 (рис. 5.5, а). Поперечные деформации измеряются датчиками 3, 4. Растяжение образца вызывает сокращение его поперечных размеров. При сжатии поперечные размеры увеличиваются. Соотношение между поперечными и продольными деформациями определяется коэффициентом Пуассона

μ = , где (1)

έ – относительная поперечная деформация;

ε – относительная продольная деформация.

Р Р

а) б) в) Р₃

Р_у В ΔР₁

Р_пц А Р₁

∆Р 0,0005ι ΔР

α α Р₀

0 0₁ ∆ι 0 5 *10^-4

Рис. 5.5

К определению характеристик упругих свойств материалов:

а – схема расположения тензодатчиков;

б – приближенное определение предела упругости;

в – уточненное определение предела упругости.

Способность материала сопротивляться деформированию в упругой области определяется модулем упругости Е, который пропорционален тангенсу угла наклона α линейного участка к горизонтальной оси диаграммы, т. е. по закону Гука

Е = = tg α , где (2)

Р – действующая нагрузка;

F₀ – площадь сечения образца.

При достижении предела пропорциональности, определяемого силой Р_пц (точка А на рис.5.5, б), начинается отклонение диаграммы от линейного участка, но деформации остаются еще упругими, т.е. при разгрузке образца длина его рабочей части не изменяется. Остаточные деформации появляются, если напряжения в образце превысят предел упругости материала, которому соответствует нагрузка Р_у (точка В на рис.5.5, б).

По ГОСТ 1497-84 пределом упругости σ_0,05 называется напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05% от базы тензометра, измеряющего удлинения.

Если точка В на рис.5.5, б соответствует пределу упругости, то, проведя прямую ВО₁, параллельную линейному участку ОА, получим на горизонтальной оси остаточное удлинение

ОО₁ = 0,05% от ι , где

ι – база тензометра

Для грубо приближенного определения σ_0,05 можно использовать указанный графический метод, если имеется диаграмма растяжения или сжатия материала в достаточно большом масштабе.

Более точное значение σ_0,05 можно получить путем постепенного ступенчатого нагружении материала. Этот метод описан долее.

Определив положение точки В на диаграмме и соответствующую ей силу Р_у, находим предел упругости материала по формуле

σ_0,05 = (3)

Приращения удлинений ∆ι (показания продольных тензодатчиков 1, 2) при возрастании нагрузки ∆Р на линейном участке дают возможность определить модуль упругости Е. По закону Гука

Δι = , где (4)

таким образом, значение модуля упругости составляет

Е = = , где (5)

∆σ = ∆Р/F₀ – приращение напряжений на данной ступени нагружении; ∆ε = ι/ι - приращение относительного удлинения, измеренное на базе тензометра ι

Показания поперечных тензометров 3 и 4 определяют приращение абсолютных поперечных деформаций ∆ι΄ или относительных поперечных деформаций ∆ε΄ = ι΄/ι΄, где (6)

ι΄ ‑ база поперечных тензометров.

Это дает возможность вычислить коэффициент Пуассона:

μ = (7)

Более точными значения Е и μ получаются, если брать не ∆ε и ∆ε΄ для какой-либо одной ступени нагружения, а средние значения <∆ε> и <∆ε΄> для всех ступеней нагружения на линейном участке диаграммы.