ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Прочность материалов и конструкций»

ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ

УЧЕБНО–ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОТОЖЖЕННОЙ СТАЛИ

Цель опыта – получение диаграммы растяжения стального образца и определение механических характеристик прочности и пластичности.

Постановка испытания. Испытание производится на разрывной машине Р-5.

Масштабы автоматически записываемой диаграммы растяжения: для сил - кН; для удлинения в 1 см - см.

Данные опыта

Геометрические характеристики образца

Вид образца	До опыта	После опыта
Размеры	Диаметр d0= мм Длина l0= мм Площадь поперечного сечения F0= мм2 Объем рабочей части образца V0=F0*l0= см2	Диаметр шейки d1= мм Длина l1= мм Площадь поперечного сечения F1= мм2

Диаграмма растяжения

(уменьшенная копия диаграммы, полученной при испытании)

Нагрузки, соответствующие:

пределу пропорциональности Р_пц = кН

пределу текучести Р_т = кН

временному сопротивлению Р_в = кН

моменту разрыва P_z = кН

Абсолютное удлинение образца после разрыва:

полное общее удлинение, определяемое по диаграмме ∆ l_п = мм;

полное остаточное удлинение, определяемое по диаграмме ∆l_ост = мм

полное остаточное удлинение, найденное по замерам образца до и после разрыва ∆l_ост= l₁ - l₀= мм;

Результаты опыта

Характеристики прочности:

предел пропорциональности σ_ПЦ = Р_пц/F₀ =

предел текучести σ_T = P_T/ F₀ =

временное сопротивление σ_в = Р_в/ F₀ =

Характеристики пластичности:

относительное остаточное удлинение δ = (∆l_ост/ l₀)*100% =

относительное остаточное сужение ψ = ((F₀ – F₁)/ F₀)*100% =

Прочие механические характеристики:

полная работа деформации, затраченная на разрыв образца (подсчитать по площади диаграммы) А = η*Р_в*∆l_ост =

удельная работа разрыва α = А/V₀ =

истинное напряжение при разрыве σ_c = P_z/F_l =

Выводы:

Контрольные вопросы :

1. Какую деформацию тела называют упругой и какую остаточной?

2. Что называют пределом пропорциональности, пределом упругости, пределом текучести, временным сопротивлением?

3. Что называется деформационным упрочнением (наклепом)?

4. Что называют характеристиками пластичности материала?

5. Как вычисляется работа, затраченная на разрушение образца?

Лабораторная работа № 3 исследование прочностных и пластических свойств различных материалов при сжатии

ОПЫТЫ 3.1-3.5. СЖАТИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДО РАЗРУШЕНИЯ

Цель опытов – сравнительное изучение свойств пластических и хрупких, однородных и неоднородных материалов при испытании их на статическое сжатие.

Постановка испытания. Испытание выполняется на гидравлическом прессе с маятниковым противовесом.

ОПЫТ 3.1. СЖАТИЕ ОБРАЗЦА ИЗ ПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА

Данные опыта

Диаграмма сжатия (вычертить в масштабе)

Материал малоуглеродистая сталь

Размер образца до опыта	Эскиз образца До опыта	Эскиз образца После опыта
Диаметр d0= мм Высота h0 = мм Площадь поперечного сечения F= см2

Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности P_ПЦ = 29 кН

Результаты опыта

Предел пропорциональности σ_ПЦ = Р_пц/F₀ =

ОПЫТ 3.2. СЖАТИЕ ОБРАЗЦА ИЗ ХРУПКОГО МАТЕРИАЛА

Данные опыта

Диаграмма сжатия (в масштабе)

Материал: серый чугун

Размер образца до опыта	Эскиз образца До опыта	Эскиз образца После опыта
Диаметр d0= мм Высота h0 = мм Площадь поперечного сечения F= см2

Разрушающая нагрузка Р_в = кН

Результаты опыта

Предел прочности при сжатии σ_в = Р_в/ F₀ =

ОПЫТ 3.3. СЖАТИЕ ДЕРЕВА ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Данные опыта

Диаграмма сжатия (в масштабе)

Порода дерева сосна

Размер образца до опыта	Эскиз образца До опыта	Эскиз образца После опыта
а = см b = см h = см F0 = см2

Разрушающая нагрузка Р_в = кН

Результаты опыта

Предел прочности при сжатии σ_в = Р_в/ F₀ =

ОПЫТ 3.4. СЖАТИЕ ДЕРЕВА ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

Данные опыта

Диаграмма сжатия (в масштабе)

Порода дерева

Размер образца до опыта	Эскиз образца До опыта	Эскиз образца После опыта
а = см b = см h = см F0 = см2

Наибольшая нагрузка Р_max = кН

Наибольшее напряжение σ_max = Р_max/ F₀ = МПа

ОПЫТ 3.5. СЖАТИЕ ИСКУССТВЕННОГО (ЦЕМЕНТНОГО) КАМНЯ

Данные опыта

Диаграмма сжатия (в масштабе)

Размер образца до опыта	Эскиз образца До опыта	Эскиз образца После опыта
а = см b = см h = см F0 = см2

Разрушающая нагрузка Р_в = кН

Результаты опыта

Предел прочности σ_в = Р_в/ F₀ =

Выводы:

Контрольные в оп росы :

1. По каким признакам материалы делят на пластичные и хрупкие?

2. Назовите, какие из испытанных образцов вели себя при сжатии, как пластичные и какие, - как хрупкие?

3. Какие механические характеристики удалось определить в результате испытания на сжатие образца из пластичной стали и каков вид диаграммы сжатия образца из пластичной стали?

4. Какие механические характеристики удалось определить в результате испытания чугунного образца и как изменилась форма образца из чугуна в процессе испытания на сжатие?

5. Какие материалы называют изотропными и анизотропными?

6. Как разрушается образец из древесины при сжатии вдоль волокон? Какие механические характеристики были определены?

7. Как изменился вид образца дерева при сжатии его поперек волокон?

Обнаружены ли трещины? Каковы остаточные деформации?

8. Опишите вид образца цементного камня после опыта на сжатие и характер его разрушения. Каков вид диаграммы сжатия цементного камня?

9. Произведите сравнительную оценку сопротивления сжатию исследованных материалов.