растяжение
.docxСПбГПУ
Факультет технологии и исследования материалов
Кафедра «Исследование структуры и свойств материалов»
Отчёт по лабораторной работе №1
Испытания на растяжение
Выполнила студентка гр.3064/1 Романтовская К.П.
Проверил преподаватель Столярова Н.А.
Санкт-Петербург
2011
Содержание.
-
Теоретическая часть…….…...…………………………………………………………...3
-
Экспериментальная часть……………………………………………………………….4
-
Исходные данные………………………………………………………………..4
-
Расчет характеристик………………………………………………………….…4
-
Результаты расчета……………………………………………….........................6
3. Вывод……………………………………………………………………………………..9
4. Литература………………………………………………………….………………….…9
Цель работы.
По диаграмме растяжения нержавеющей стали рассчитать условные и истинные напряжения и определить пластические характеристики.
-
Теоретическая часть.
Механические испытания в зависимости от характера изменения и времени действия нагрузки разделяют на статические, динамические и усталостные. Среди статических испытаний наиболее часто применяют испытание на растяжение. При испытании на разрывных машинах образец растягивается двумя равными противоположными силами, приложенными к его оси. С помощью записывающего устройства машины получают диаграммы растяжения в координатах нагрузка P – растяжение l. При испытании металлов на растяжение обычно пользуются образцами равномерного сечения, цилиндрическими или плоскими. Деформация образца проводится при плавно возрастающей нагрузке. В процессе испытания растяжение образец сначала деформируется, а потом разрушается. По диаграммам определяют прочностные и пластические характеристики. К прочностным характеристикам относятся напряжения:
К пластическим характеристикам относятся:
Характерные точки диаграммы растяжения определяют механические свойства металла: предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, временное сопротивление разрыву.
Пределом пропорциональности называется напряжение, при котором тангенс угла, образованного касательной к кривой нагружения и осью ординат, увеличивается на 50%. До предела пропорциональности имеет силу закон Гука.
Зная нагрузку Pпц и начальную площадь поперечного сечения образца F0, рассчитывают предел пропорциональности sпц:
Под пределом упругости принимают напряжение, при котором остаточная деформация в образце составляет 0,05% от начальной рабочей длины. Рабочая длина – длина в пределах неизменности поперечных размеров.
Предел текучести – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчётной длины образца:
Ордината точки B определяет максимальную нагрузку, которую выдерживает образец во время испытаний. Отношение наибольшей нагрузки P, отмеченной за время испытания, к первоначальной площади поперечного сечения образца F называется временным сопротивлением или пределом прочности. Этот предел соответствует переходу от равномерной деформации к сосредоточенной – момент образования шейки.
Точка k на диаграмме растяжения соответствует моменту разрушения образца. Ордината P определяет нагрузку, которую испытывает образец при разрыве:
-
Экспериментальная часть.
-
Исходные данные.
Дана диаграмма растяжения стали при 77 К. Сталь 03Х20Н16 АГ.6 Размеры образцов:
-
Расчет характеристик.
Определение механических параметров образца при растяжении при 77 К.
-
Предел пропорциональности sпц
Pпц = 6000 Н
F0 = a0×b0 = 1,25×5 = 6,25 мм2
sпц = 6000/6,25 = 960 Н/мм2
100% = 0
= = 6,25 мм2
S = = = 960 МПа
-
Предел упругости s0,05
l0,05=(0,0520)/100=0,01 мм
Т.к. масштаб диаграммы не позволяет отложить l0,05 , то принимаем s0,05=sпц=960 Н/мм2
= 0,05%
= = 6,24 мм2
S = = = 961,54 МПа
-
Предел текучести s0,2
Dl = 0,2 × 20 /100 = 0,04 мм
P0,2 = 6240 Н
s0,2 = 6240/6,25 = 998,4 Н/мм2
= 0,2%
= = 6,23 мм2
S = = = 1001,61 МПа
-
Предел прочности sв
Pв = 8700 Н
sв = 8700/6,25 = 1392 Н/мм2
l = 8,71мм
100% = 100% = 43,55%
= = 4,35 мм2
S = = = 2000МПа
-
Истинный предел прочности sк
Pк = 8500 Н
sк = 8500/6,25 = 1360 Н/мм2
l = 10,0мм
100% = 100% = 50%
= = 4,17 мм2
S = = = 2038,37МПа
Точки:
-
P = 7280 Н
= 7280/6,25 = 1164,8 Н/мм2
l = 1,3мм
100% = 100% = 6,5%
= = 5,87 мм2
S = = = 1240,2МПа
-
P = 7760 Н
= 7760/6,25 = 1241,6 Н/мм2
l = 2,5мм
100% = 100% = 12,5%
= = 5,56 мм2
S = = = 1395,68МПа
-
P = 8160 Н
= 8160/6,25 = 1305,6 Н/мм2
l = 4,02мм
100% = 100% = 20,1%
= = 5,2 мм2
S = = = 1569,23МПа
-
P = 8400 Н
= 8400/6,25 = 1344 Н/мм2
l = 5,36мм
100% = 100% = 26,8%
= = 4,93 мм2
S = = = 1703,85МПа
-
P = 8560 Н
= 8560/6,25 = 1369,6 Н/мм2
l = 6,7мм
100% = 100% = 33,5%
= = 4,68 мм2
S = = = 1829,06МПа
-
Результаты расчета.
Таблица 1
|
Р, Н |
σ, МПа |
∆l, мм |
δ, % |
,мм² |
,МПа |
ПЦ |
6000 |
960 |
0 |
0 |
6,25 |
960 |
0.05 |
6000 |
960 |
0.01 |
0.05 |
6,24 |
961,54 |
0.2 |
6240 |
998,4 |
0.04 |
0.2 |
6,23 |
1001,61 |
1 |
7280 |
1164,8 |
1,3 |
6,5 |
5,87 |
1240,2 |
2 |
7760 |
1241,6 |
2,5 |
12,5 |
5,56 |
1395,68 |
3 |
8160 |
1305,6 |
4,02 |
20,1 |
5,2 |
1569,23 |
4 |
8400 |
1344 |
5,36 |
26,8 |
4,93 |
1703,85 |
5 |
8560 |
1369,6 |
6,7 |
33,5 |
4,68 |
1829,06 |
B |
8700 |
1392 |
8,71 |
43,6 |
4,35 |
2000 |
K |
8500 |
1360 |
10 |
50 |
4,17 |
2038,37 |
Таблица 2
Зависимости условных напряжений и относительных удлинений от температуры
T, K |
ПЦ , МПа |
ПЦ ,% |
0,2 , МПа |
0,2 ,% |
В , МПа |
В ,% |
К , МПа |
К ,% |
4 |
1177,6 |
0,05 |
1224 |
0,2 |
1472 |
19,5 |
1446,4 |
28,5 |
77 |
960 |
0,05 |
998,4 |
0,2 |
1392 |
52,2 |
1360 |
50 |
290 |
422,4 |
0,05 |
448 |
0,2 |
736 |
40,5 |
601,6 |
50,5 |
По данным из табл.1 строим графики зависимости условного и истинного напряжений от относительного удлинения.
Рис.1 Зависимости условных и истинных напряжений от температуры.
По данным из табл.2 строим графики зависимости условных напряжений и относительного удлинения от температуры.
Рис.2 Зависимость условных напряжений от температуры.
Рис.3. Зависимость относительного удлинения от температуры.
-
Вывод
С увеличением нагрузки истинные и условные напряжения растут, значения условных напряжений получились меньше истинных.
С увеличением температуры пределы пропорциональности, текучести, прочности и истинный предел прочности уменьшаются. Прочностные свойства материала падают, а пластичные возрастают.
-
Литература
-
Солнцев, Ю.П. Материаловедение: учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. И доп. /Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, Ф. Войткун. СПб. ХИМИЗДАТ, 2002.-696с.