6 Контрольные вопросы

1 Какие механические характеристики относятся к группе характе­ристик прочности материалов?

2 Какие механические характеристики относятся к группе характе­ристик пластичности материала?

3 Что такое предел пропорциональности?

4 Что называется пределом текучести?

5 Что называется пределом прочности материала или временным сопротивлением?

6 Как определить относительное остаточное удлинение и относитель­ное остаточное сужение образца?

7 Что называется упрочнением материала?

8 Что такое упругая деформация?

9 Что такое остаточная (пластическая) деформация?

10 Какова связь между упругой деформацией и действующей на образец силой?

11 Что такое диаграмма растяжения'

12 Как по диаграмме растяжения определить работу, затраченную на разрыв образца?

13 Что такое коэффициент полноты диаграммы?

14 Что такое удельная работа деформаций и как она определяется?

Лабораторная работа № 2 Испытание различных материалов на сжатие и древесины на скалывание

1 Цель работы

Сравнительное изучение свойств пластичных и хрупких, однородных и неоднородных материалов при испытании их на статическое сжатие. Наблюдение за разрушением различных материалов изучение диаграмм сжатия и определение механических характеристик при испытании на сжатие. Определение предела прочности при скалывании древесины вдоль волокон.

1. Содержание работы

При сжатии различных материалов поведение их отличается от по­ведения при испытании на растяжение (своеобразно и разрушение ма­териалов). Испытания проводятся на специальных образцах (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схемы образцов для испытаний на сжатие

1 При сжатии образец малоуглеродистой стали или другого пластичного материала (например, меди) не разрушается. Цилиндрический образец с отношением высоты к диаметру в пределах (рисунок 4а) превращается постепенно в плоскую "лепешку" (рисунок 5a). Для малоуглеродистой стали, диаграмма сжатия имеет вид кривой, показанной на рисунке 6а. На диаграмме, как и при растя­жении, имеется площадка текучести с последующим упрочнением. В дальнейшем нагрузка резко возрастает в результате того, что пло­щадь поперечного сечения сжатого образца увеличивается. Образец вследствие трения на торцах принимает бочкообразную Форму.

г) д)

Рисунок 5 - Вид разрушения образцов при сжатии.

Рисунок 6 - Диаграммы сжатия: а - сталь; б - чугун; в - бетон; г-древесина (вдоль волокон); д - древесина (поперек волокон).

По диаграмме сжатая пластичного материала можно определить предел пропорциональности

(2.1)

где - первоначальная площадь поперечного сечения.

2 Для испытания хрупких материалов применяются образцы цилиндри­ческой формы. Образец из чугуна разрушаются при сжатии, распа­даясь на части, в большинстве случаев при этом происходят сдвиги отдельных частей образца относительно друг друга по косым площа­дям, наклоненным к оси под углом 45° (рисунок 5б). Диаграмма сжатия чугуна показана на рисунке 6б, по диаграмме можно определить предел прочности по значению наибольшей силы

(2.2)

Следует отметить, что для хрупких материалов.

3 Для испытания цементного камня образцы выполняются в виде ку­биков (рисунок 4в). Разрушение образцов происходит путем отрыва боковых частиц. Силы трения наибольшие в месте соприкосновения поверхностей образца с плитами испытательной машины, препятствуют поперечному расширению образца. Разрушенный при отсутствии смазки образец изображен на рисунок 5в. При смазке торцовых поверхностей кубик разрушится по плоскостям, параллельным сжимающему усилию.

Диаграмма сжатия является типичной для хрупкого материала (рисунок 6в). По ней можно определить предел прочности, поделив разрушающую нагрузку (ординату точки А) на первоначальную площадь поперечного сечения образца

(2.3)

4 Испытание древесины на сжатие в связи с ее анизотропностью про­водится с учетом направления волокон, т.е. сжатие производится вдоль волокон (рисунок 4г) и поперек волокон в радиальном направле­нии (рисунок 4д).

Диаграмма сжатия вдоль волокон имеет вид, изображенный на рисунке 6г. Образец разрушается за счет потери устойчивости продоль­ных волокон древесины, при этом появляются на поверхности образца складки (рисунок 5г). Предел прочности древесины вдоль волокон определяется по формуле

(2.4)

При сжатой поперек волокон в радиальном направлении образец (рисунок 4д) спрессовывается (рисунок 5г). Диаграмма сжатия имеет вид, показанный на рисунке 6д. Образец не разрушается, в этом случае в соответствии с ГОСТ 6336-52 определяется условный предел прочнос­ти, разный пределу пропорциональности

(2.5)

5 Для испытания древесины на скалывание вдоль волокон изготавливают образец, который помещается в специальное приспособление (рисунок 7).

Рисунок 7 - Приспособление для испытаний на скалывание

Под воздействием силы Р происходит скалывание образца вдоль волокон. Предел прочности на скалывание определяется по формуле

(2.5)

где - сила, при которой произошло скалывание;

- площадь скалывания.