Лабораторна робота №6

_{Позначення показівПокази тензорезисторів,} 5 Будуємо графік залежності від . Перетин асимптот графіку до кривої з віссю дає значення .

6 Теоретичне значення критичної сили вираховують по формулі , де .

7 Порівняємо експериментальні результати з теоретичними .

6.4 Контрольні запитання

1 В чому полягає явище втрати стійкості стиснутого стержня?

2 Які форми рівноваги Ви знаєте?

3 Що називається критичною силою?

4 Що називається критичним напруженням?

5 Що таке коефіцієнт приведення довжини і його значення при різних умовах закріплення кінців стиснутих стержнів?

6 Що називається гнучкістю стержнів?

7 Формула Ейлера для визначення критичної сили.

8 Формула Ясінського для визначення .

9 В яких випадках користуються формулою Ейлера?

10 В яких випадках користуються формулою Ясінського.

11 Формула для визначення .

12 Що таке стержні малої гнучкості?

13 Що таке стержні великої гнучкості?

14 За якою формулою вираховують ?

15 Яке диференціальне рівняння із теорії згину лежить в основі виводу формули Ейлера?

Лабораторна робота №7

7 Визначення ударної в’ язкості металів

Мета роботи: визначення ударної в‘язкості сталі.

7.1 Короткі теоретичні відомості

Відомо, що динамічна дія навантаження не обмежується тим, що напруження (в межах пружності) виявляються іншими, ніж при статичному навантаженні. Сам матеріал інакше реагує на динамічні навантаження, чим на статичні. Особливо це помітно при ударі.

Досліди на ударний розрив зразка показують, що при ударі характерним являється різке підвищення границі текучості і зміщення положення найбільшого навантаження на діаграмі розтягу в бік осі навантаження. Це говорить про зміну механічних характеристик матеріалу. Бувають випадки , коли чудовий пластичний матеріал при ударній дії навантаження виявляв крихкість. Тому при виборі матеріалу для деталей, які піддаються динамічній дії навантаження, запроваджується дослід на так звану ударну пробу. Суть цієї проби складається в тому, що зразки матеріалу піддають зруйнуванню ударом при розтягу або згину і роблять оцінку по кількості енергії, яка затрачена на руйнування зразка.

Відношення затраченої енергії на злом зразка до площі поперечного перерізу називається коефіцієнтом ударної в’язкості .

Найбільш розповсюджена проба на удар – це досліди на згин при ударі.

7.2 Форма, розміри зразка і характер руйнування

Для того, шоб виявити властивості матеріала при удар-ній пробі , зразку надають спеціальної форми - в тому перері-зі, де наноситься удар, роблять надріз. Надрізи бувають різної форми (рис. 7.1). Найбільш розповсюджений є надріз типу (рис. 7.1 б).

Рисунок 7.1 – Форма і розміри зразків

Суть створеного надрізу заключається в тому, що матеріалу створюють найбільш тяжкі умови роботи по відношенню ударного навантаження.

Надріз створює значне ослаблення перерізу на середині прольоту зразка і тим самим різко підвищує напруження

згину на протязі невеликої довжини зразка. Майже вся енергія удару поглинається невеликим об‘мом матеріалу в зоні місцевого ослаблення, що викликає різке підвищення динамічного напруження.

На рис. 7.2 зображена залежність розподілення напружень в перерізі балки, ослабленої надрізом.

Рисунок 7.2 – Залежність розприділених напружень

На рис. 7.2 - епюра напружень в поперечному перерізі без надрізу, епюра зображає закон розподілення напружень в поперечному перерізі в надрізом без врахування їх місцевої концентрації і епюра показує повну картину розподілення нормальних напружень при згині в поперечному перерізі з надрізом. В перерізах паралельних оcі діють напруження розтягу , епюра яких зображена на рис. 7.2б. Крім цих напружень, всередині зразка діє і третє напруження , теж на розтяг.

Таким чином, матеріал поблизу дна надрізу піддається всебічному розтягу, при якому затрудняються пластичні деформації. В таких зразках спостерігається крихке руйнування про що стверджує зерниста структура матеріалу в площині злому. При цьому майже вся енергія удару зосереджується в ослабленому перерізі.

7. 3 Пристрій для проведення роботи

Дослід проводиться на маятниковому копрі МК – 30А.

Шкала копра проградуйована в одиницях роботи і в градусах кута зльоту маятника. Схема маятникового копра зображена на рис 7.3.

Рисунок 7.3 – Схема маятникового копра

Маятник, який складається з тяжкого диску 1 і стерж-ня 2 підвішений на стійці 3 з допомогою шарніру 4. Дякуючи шарнірному закріпленню маятник може коливатися як в один так і в другий бік. Диск маятника вільно проходить між масивними опорами, на яких встановлюють зразок 5. На диску 1 є проріз, в якому стоїть "ніж" 6 із твердої сталі. В нижньому положенні маятника грань "ножа" торкається так зразка 5, що центр удару і центр повороту маятника і його центр ваги знаходяться на одній прямій.

Для проведення досліду, зразок 5 установлюють на нерухомій опорі так, щоб надріз знаходився точно на середині між опорами 1, щоб удар "ножа" по диску приводився з про-тилежної грані надрізу і точно в його перерізі.

7.4 Звіт по роботі

7.4.1 Порядок проведення досліду

1 Зарисувати ескіз зразка.

2 Вирахувати площу попоречного перерізу зразка в пе-рерізі надрізу.

3 Установити зразок на маятниковий копер.

4 Підняти маятник вверх і закріпи його на заскочку.

5 По шкалі копра визначити надмірне значення енер-

гії .

6 Звільнити заскочку.

7 По шкалі копра визначити надмірне значення енер-гії .

8 Визначити роботу затрачену на руйнування зразка.

.

9 Визначити коефіцієнт ударної в’язкості матеріала

.

10 Зарисувати зразок після досліду.

11 Зробити висновки з проведення досліду.

7.4.2 Дані для розрахунку

Розміри зразка :

;

;

.

7.4.3 Результати експерименту

1 Робота затрачена на руйування зразка

.

2 Коефіцієнт ударної в’ язкості матеріала

.

3 Висновки.

7.5 Контрольні запитання

1 Поясніть пристрій та принцип роботи маятникового копра .

2 Що таке ударна в’ язкість ?

3 По якій формулі визначають статичне та динамічне видовження зразка ?

4 Чому дорівнює динамічне напруження в зразку при раптовому прикладанні навантаження ?

5 Для чого роблять надріз на зразку ?

6 Як визначити роботи по руйуванні зразка?

7 Де і яким чином використовують величину ударної в’язкості?

Лабораторна робота №8

8 Випробування тонкостінного стержня

відкритого профілю

Мета роботи: експериментальна перевірка положення центру згина перерізу і закону розподілу секторіальних нормальних напружень при стисненому крученні.

8.1 Короткі теоретичні відомості

Стисненим крученням називається таке кручення, при якому деплакація в різних поперечних перерізах різна. Так як переміщення точок різних перерізів по довжині будуть різними, то з ‘являються відносні видовження волокон і в поперечних перерізах стержня виникнуть не тільки дотичні, але і нормальні напруження.

Центром згину називається таке положення вантажу при його зміщенні вздовж спрямовуючої, при якому стержень не буде закручуватися. В цьому випадку індикатори відмітять однакове зміщення вниз кінців спрямовуючої.

Величину можна знайти за формулою:

,

де - осьовий момент інерції;

- розміри поепречного перерізу зразка.

Нормальні напруження ,

де - біномент;

- секторіальний момент інерції;

- секторіальна площа.

8.2 Устаткування для проведення експерименту

На рис. 8.1а показана схема навантаження зразка.

На рис.8.1б зображений поперечний переріз досліджуваного зразка, розміри , а також положення тензорезисторів 1, 2, 3, 4.

Рисунок 8.1 – Схема устаткування

8.3 Звіт по роботі

8.3.1 Дані для розрахунку

Матеріал – сталь ;

Довжина зразка L = 0,7 м ;

Висота зразка h = 30 мм ;

Ширина полички зразка b = 20 мм ;

Товщина ст.інки зразка d =1,5 мм ;

Товщина полички зразка d =1,5 мм.

Ціна дискретності ВД ;

Ступінь навантаження ;

Кількість ступенів навантаження - один;

Положення центру згину ;

Кількість точок, в яких визначаються напружен-ня– 4.

8.3.2 Експериментальне визначення напружень

1 Навантажити стержень силою .

2 Визначити положення центра згину .

3 Зняти покази з цифрового табло ВД за всіма тензорезисторами .

4 Нагрузити стержень силою і знову зняти покази з ВД за всіма тензорезисторами.

5 Змістити точку прикладання навантаження на відстань “ c ” від цетра згину і навантажити стержень силою .

6 Зняти покази із ВД за всіма тензорезисторами .

7 Навантажити стержень силою і знову зняти покази з ВД для всіх тензорезисторів.

8 Отримані покази записати в таблицю 8.1 і 8.2.

Таблицю 8.1

Навантаження

1

2

3

4

Напруженн

Навантаження

Позначення показів

Покази тензорезисторів,

1

2

3

4

Напруження