2. Порядок проведения испытаний

Лабораторная работа выполняется на гидравлическом прессе ПГ-500 или на универсальной машине УММ-20.

Для исследования свойств испытуемых материалов, таких как низкоуглеродистая сталь и чугун, используются цилиндрические образцы: обычно диаметр цилиндра мм, высота - мм. При испытании бетона и дерева используются кубические образцы со стороной мм.

Испытываемые образцы помещаются между нижней и верхней опорными плитами пресса. С помощью гидравлической системы привода плавно увеличивают сжимающую силу , действующую на образец. По шкале измерителя силы определяется нагрузка в моменты начала пластического течения или разрушения образца .

3. Содержание отчета

3.1. Тема и цель работы.

3.2. Схема нагружения образца.

3.4. Исходные данные:

- стальной образец: мм, мм, … мм² (диаметр, высота и начальная площадь поперечного сечения, соответственно);

- чугунный образец: мм, мм, … мм²;

- деревянный образец: мм, … мм².

3.5. Результаты испытаний:

3.5.1. Рисунки стального образца до и после испытаний.

3.5.2. Диаграмма сжатия стального образца .

3.5.3. Рисунки чугунного образца до и после испытаний.

3.5.4. Диаграмма сжатия чугунного образца .

3.5.5. Рисунки деревянного образца до и после испытаний.

3.5.6. Диаграмма сжатия деревянного образца .

3.6. Выводы.

4.Контрольные вопросы

4.1. Опишите характер разрушения пластичных и хрупких материалов при сжатии.

4.2. Сравните диаграммы растяжения и сжатия различных конструкционных материалов.

4.3. Сравните поведение и свойства деревянного образца при испытаниях на сжатие вдоль и поперек волокон.

4.4. Какие материалы называются изотропными.

4.5. Какие материалы называются анизотропными.

4.6. Какие механические характеристики конструкционных материалов определяются в данной работе?

4.7. Дайте определение понятий: предел текучести, предел прочности.

4.8. Почему для некоторых пластичных материалов невозможно определить предел прочности?

5. Рекомендуемая литература

5.1. Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов: Учебное пособие.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-560 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема работы: Определение нормальных напряжений при чистом изгибе стержня

Цель работы:

- экспериментально определить нормальные напряжения в точках поверхности стержня при чистом изгибе;

- сравнить напряжения, полученные в результате эксперимента и вычисленные по теоретической зависимости.

1. Необходимые теоретические сведения

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 1. При данном способе нагружения (рисунок 1а) в поперечных сечениях стержня (рисунок 1б), находящихся внутри опор, внутренние поперечные силы равны нулю, а внутренний изгибающий момент имеет постоянное значение. Такой вид деформации называется чистым изгибом.

а) б)

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки: а) схема нагружения стержня; б) поперечное сечение стержня с указанием мест установки тензодатчиков

Расчетная схема стержня, эпюры внутренних поперечных сил и внутренних изгибающих моментов приведены на рисунке 2.

Известно, что нормальные напряжения при чистом изгибе в произвольной точке поперечного сечения стержня пропорциональны ее расстоянию от нейтральной оси (нейтральная ось однородного квадратного сечения проходит через его центр тяжести - точку пересечения диагоналей квадрата):

, (1)

где - значение внутреннего изгибающего момента в рассматриваемом сечении, - осевой момент инерции сечения, относительно оси х.

В данной лабораторной установке опоры стержня расположены на расстоянии м друг от друга симметрично относительно мест приложения внешних поперечных сил , численно равных весам двух равных по величине грузов , где - масса грузов, - ускорение свободного падения. Полная длина стержня м и, т.о., расстояние от грузов до опор равно м. Сторона квадратного поперечного сечения стержня равна м.

Учтя значения приведенных выше размеров, получим: (внутри пролета); м⁴. Таким образом, внутри пролета: МПа.

Рисунок 2 – Расчетная схема стержня и эпюры внутренних усилий в поперечных сечениях стержня

Теоретическая картина распределения нормальных напряжений в слоях поперечного сечения имеет вид, представленный на рисунке 3:

Рисунок 3 – Картина распределения нормальных напряжений по слоям поперечного сечения стержня