Вариант 1

Исследуется ползучесть полимеров при постоянной нагрузке (рис.3).

Рис. 3. Схема установки для испытаний при постоянной нагрузке P.

Материалом для образцов служит полиамидная смола (капрон). Испытания проводятся при различных нагрузках Р (3) на трех идентичных образцах (1) длиной L₀ , закрепляемых в захватах (2). Величины Р и время испытаний  определяются преподавателем. Абсолютное удлинение L образца регистрируется в таблице или с помощью самописца (4). На основании полученных данных необходимо построить кривые зависимости деформации ползучести  от времени .

Полученные результаты следует объяснить на основе физических представлений о природе ползучести полимеров.

Оборудование и материалы

1. Образцы из капронового волокна.

2. Установка для испытаний на ползучесть при постоянной нагрузке.

3. Самописец.

4. Штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

1. Определить площадь поперечного сечения образца S₀ (м²).

2. Закрепить испытуемый образец в захватах установки.

3. Нагрузить образец наименьшей из предлагаемых Р (Н), одновременно включив запись деформации.

4. Повторить испытания для остальных образцов при других Р.

5. Вычислить величины нормальных напряжений, возникающих в образцах, по формуле =Р/S₀ (МПа).

6. Вычислить относительное удлинение образцов по формуле  = L/L₀, где L₀ = 50 мм - начальная длина образца; данные внести в таблицу.

7. Построить сводный график зависимости = f() при различных 

, с	
	1, МПа	2, МПа	3, МПа

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема испытаний (рис.3).

3. Расчетные формулы.

4. Таблица с данными.

5. Сводный график зависимости  = f () при разных .

6. Краткий анализ полученных результатов.

Вариант 2

Исследуется долговечность предложенного поликристаллического материала при постоянных напряжениях 

Рис. 4. Схема установки для испытаний при постоянном напряжении 

Испытания на долговечность проводятся на установке (рис. 4) для одинаковых образцов (1) при различных рекомендованных преподавателем напряжениях . Верхний захват (2) присоединен гибкой связью к блоку постоянного радиуса r₀ (4), сопряженного с кулачком (3) переменного радиуса R, к которому приложена постоянная нагрузка Р₀ (6). Регистрируется кривая ползучести = f() и время до разрушения . На основании полученных данных необходимо построить графическую зависимость долговечности  от напряжения .

Полученные результаты следует объяснить на основе физических представлений о долговечности материалов.

Оборудование и материалы

1. Образцы поликристаллического материала.

2. Установка для испытаний на долговечность при постоянном напряжении  (рис. 4).

3. Штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

1. Определить начальную площадь поперечного сечения образцов S₀ мм², а также начальное отношение R/r_0; вычислить нагрузки Р₀, вызывающие рекомендованные , используя формулу:

 = (Р₀/S₀)·(R/r₀).

2. Закрепить испытуемый образец в захватах установки (рис. 4).

3. Приложить к образцу наименьшее из рассчитанных Р₀, одновременно начав отсчет времени.

4. Зафиксировать момент разрушения образца; данные внести в таблицу.

, с	
	1, МПа	2, МПа	3, МПа

5. Повторить испытания для других образцов при различных Р₀.

6. Построить график зависимости lg  = f ().

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема испытаний (рис.4).

3. Расчетные формулы.

4. Таблица с данными.

5. График зависимости lg  = f ().

6. Краткий анализ полученных результатов.

Контрольные вопросы

1. При каких условиях возникает явление ползучести?

2. Каковы особенности ползучести кристаллических материалов и полимеров?

3. Какие факторы влияют на скорость ползучести и долговечность?

4. Каким образом на основе кривых ползучести материала можно построить зависимость его долговечности от напряжения?

5. В чем заключается разница испытаний на ползучесть при постоянном напряжении и постоянной нагрузке?

Литература

1. Сидорин И.И. Основы материаловедения. - М.: Машиностроение, 1976, гл. XX, §2, гл. ХХVII, §2 (2,3).

2. Арзамасов Б.Н. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1986, гл. 14.

3. Солнцев Ю.П. и др. Материаловедение. – М.: «МИСИС», 1999.