Испытание чугуна

- предел прочности чугуна при сжатии.

Чугун при сжатии разрушается по поверхностям, наклоненным примерно под углом 45° к оси образца, рис. 2.14. Именно в этих плоскостях действуют максимальные касательные напряжения при растяжении, сжатии, и чугун разрушается от сдвигов в кристаллической решетке по этим плоскостям.

Чугун работает на сжатие лучше, чем на растяжение, предел прочности чугуна при сжатии больше предела прочности при растяжении , рис. 2.15.

На рис. 2.16 приведены характеристики стали и чугуна при сжатии.

Предел текучести стали при сжатии меньше предела прочности чугуна при сжатии .

Лабораторная работа №3

ИСПЫТАНИЕ НА КРУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛА

Для испытания материалов при чистом сдвиге (при кручении) используют цилиндрический образец. В процессе испытаний записывается диаграмма кручения - зависимость M = f(j). М - это нагрузка, то есть момент, скручивающий образец, j - угол закручивания образца, рис. 3.11

(рис. 3.1 в журнале).

Испытание пластичного материала

Предел текучести при сдвиге обозначается t_т, он равен . В этом выражении

М_т – значение скручивающего момента, при котором начались интенсивные пластические деформации образца. В этот момент стрелка индикатора, указывающего угол закручивания, интенсивно перемещается, а значение скручивающего момента остается постоянным.

_- момент сопротивления кручению для образца сплошного кругового сечения.

Образец пластичного материала при кручении разрушается путем среза по поперечному сечению. Если на поверхность стального образца до испытаний нанести мелом прямую линию (образующую), то при закручивании образца эта образующая превращается в винтовую линию с углом закручивания примерно 1800°.

Диаграмма сдвига получается из диаграммы кручения путем перестроения по определенным формулам. В начальной своей части диаграмма сдвига линейна, угол сдвига g пропорционален величине соответствующего касательного напряжения t.

- закон Гука при сдвиге.

G, МПа - модуль сдвига или модуль упругости второго рода. Его величина характеризует неподатливость материала к образованию угловых деформаций.

Для стали G = 8×10⁴ МПа.

Испытание хрупкого материала

Предел прочности при сдвиге обозначается , он определяется по формуле .

M_max –значение скручивающего момента, при котором образец разрушился, это максимальный момент. Угол закручивания перед разрушением невелик.

Образец хрупкого материала разрушается при кручении по винтовой поверхности примерно под углом 45° к оси образца. Именно под углом 45° к оси образца возникают максимальные растягивающие напряжения при кручении и чугун, который плохо работает на растяжение, разрушается при кручении путем отрыва по этим винтовым поверхностям, рис. 3.12.

Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Коэффициентом Пуассона ν называется модуль отношения поперечной относительной деформации к продольной: . Для всех материалов коэффициент Пуассона изменяется в пределах ( ν = 0 для пробки и ν = 0,5 для резины).

Модулем упругости первого рода или модулем Юнга называется коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформациями в начальной стадии нагружения материала или коэффициент пропорциональности в законе Гука. Этот коэффициент характеризует неподатливость материала к деформациям.

Для экспериментального определения коэффициента Пуассона надо замерить поперечную и продольную деформации в растянутом плоском образце (рис. 4.2 в журнале).

Деформация измеряется электрическим тензометром, который состоит из датчика омического сопротивления, или тензорезистора, и электронного усилителя деформации, который представляет собой мостик Уитстона, рис. 4.11 (рис.4.4 в журнале).

Мостик это четыре сопротивления как четыре стороны квадрата. Одна диагональ этого квадрата – источник питания, другая диагональ – гальванометр. При отношении сопротивлений мостик сбалансирован и по диагонали не протекает ток, стрелка гальванометра стоит на нуле. Мостик выйдет из баланса, когда изменится одно (или несколько) из сопротивлений моста и нарушится вышеприведенное соотношение. При этом стрелка гальванометра отклоняется. Одно из сопротивлений моста это датчик. Датчик (или тензорезистор) это плоская спираль из тонкой константановой проволоки, помещенная между двумя полосками бумаги. Датчик приклеивается к образцу. При растяжении образца растягивается и проволока датчика, изменяется его омическое сопротивление. Мостик выходит из баланса, стрелка гальванометра отклоняется на величину, пропорциональную изменению сопротивления датчика или на величину, пропорциональную деформации слоя материала, к которому приклеен датчик. Чтобы привести мостик в баланс, вращаем ручку реохорда (т.е. изменяем другие сопротивления) до тех пор, пока мостик не сбалансируется и стрелка гальванометра не встанет на ноль. Снимаем показания реохорда. Разность между последующим и предыдущим показаниями реохорда, умноженная на цену деления, и есть величина деформации, соответствующая приложенной нагрузке.

Одно из сопротивлений мостика это компенсационный датчик. Он не нагружен, но реагирует на изменение температуры окружающей среды таким же образом, как и рабочий датчик. Находясь в плече, противоположном рабочему датчику, компенсационный датчик исключает температурный фактор из эксперимента.