Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНОБРАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э Циолковского»
(МАТИ)
Кафедра: «Технология и автоматизация обработки материалов»
Лабораторная работа
«Испытания на растяжение гладких цилиндрических пропорциональных образцов»
Группа: 14МЕН-1ДБ-010
Студент: Мартынова М .Г.
Преподаватель: Пименов С.С.
Ступино 2012
Содержание
стр.
1 Основные механические характеристики…………………………………………..3
2 Лабораторная работа…………………………………………………………………4
3 Ход работы……………………………………………………………………………5
4 Диаграмма…………………………………………………………………………….8
5 Приложение 1…………………………………………………………………………8
1 Основные механические характеристики
Основным и наиболее распространенным является испытание на растяжение, при котором удается получить наиболее важные характеристики материала, находящие прямое применение в расчетной практике.
Основными механическими характеристиками являются: прочность, упругость, вязкость и твердость.
Зная механические характеристики можно обоснованно выбирать материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкции при их минимальной массе.
Механические свойства определяются поведением материала при деформации и разрешении под действием внешних нагрузок.
Твердость – сопротивление, оказываемое металлом при вдавлении в него твердых предметов. Наиболее распространенными методами определения твердости являются методы Бринелля.
Упругость – свойство металла восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы, вызвавшей деформацию.
Прочность – свойство металла сопротивляться действию внешних разрушающих сил. В зависимости от характера этих сил различают прочность на растяжение, на сжатие, на изгиб, на кручение и т.д.
Вязкость ударная – она характеризуется сопротивлением удару. Удельная вязкость определяется количеством работы, необходимой для разрушения бруска посредством ударной изгибающей нагрузки и так называемого копре Шарпи, деленной на поперечное сечение образца, и выражающейся в кгм/см².
Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение.
Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца.
Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения.
Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.
С помощью проведения испытания гладкого цилиндрического пропорционального образца на растяжение определим следующие механические характеристики: условный предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, относительное сужение.
Условный предел текучести - напряжение, которому соответствует остаточная деформация равная 0,2%.
Временное сопротивление (предел прочности) – напряжение соответству- ющее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.
Относительно удлинение – отношение приращенной в результате растяже- ния длинны к первоначальной длине образца, выраженное в процентах.
Относительное сужение – отношение уменьшенной площади поперечного сечения образца к первоначальному сечению.
Цель работы: Получить диаграмму растяжения, вычислить механические прочностные характеристики при растяжении.
Оборудование, приборы, инструменты: Испытательная машина FP 100. Штангенциркуль.
2 Лабораторная работа
Используемые формулы:
, (1)
где σ0,2 – условный предел текучести;
F0 – начальная площадь поперечного сечения образца;
P0,2 – нагрузка условного предела текучести.
, (2)
(3)
σв – временное сопротивление;
Pmax – максимальное усилие.
(4)
где δ – относительное удлинение;
– первоначальная длина образца;
– длина образца после разрыва.
(5)
где ψ – относительное сужение;
– начальная площадь поперечного сечения;
– площадь поперечного сечения в месте разрыва (шейки).
(6)
где d – диаметр.
3 Ход работы
На рисунке 1 показан гладкий пропорциональный цилиндрический образец. На его ровной поверхности с помощью штангенциркуля наносим рабочую базу с интервалом в 25 мм. ( Данные см. в Таблице 1)
Рис. 1.Цилиндрический образец
Для испытаний на растяжение применяем разрывную машину, позволяющую получить диаграмму растяжения, в которой по оси ординат откладываются усилия, по оси абсцисс - соответствующие им удлинения. Скорость растяжения образца равна 2,5 мм/мин. Шкала нагрузок разрывной машины равна 4 тонны, при статическом нагружении (медленно и плавно). Произошло хрупкое разрушение образца.
Рис. 2. Цилиндрический образец после разрыва
Измерим полученные величины. С помощью штангенциркуля измеряем длину между отложенными метками, соединив разорванную деталь, и диаметр образца в месте разрыва.(см. Таблицу 1)
По формулам определим величины, подставив нужные значения:
Преобразовав формулу (5) , подставив в некоторых местах формулу (6) путем сокращения получим формулу:
(8)
где d0 – начальный диаметр образца;
dк – диаметр образца в месте разрыва.
Подставим исходные данные в формулу (8):
Для определения условного предела текучести по диаграмме растяжения ( Рис. 3)
Определим нагрузку условного предела текучести. Для этого проведем прямую, параллельную прямому участку диаграммы, на расстоянии от нее в направлении оси абсцисс, равном 0,2% от удлинения образца. Точка пересечения прямой с диаграммой соответствует нагрузке условного предела текучести.
кг/мм
0,2 остаточного удлинения составляет:
По формуле (6) найдем начальную площадь поперечного сечения образца:
( мм)
Предел пропорциональности (), / (), вычисляют по формуле:
(9)
Подставим данные в формулу (1) , чтобы определить условный предел текучести:
Найдем модуль упругости:
E=85,2 кг/мм
Подставим данные в формулу (3), чтобы определить предел прочности ( временного сопротивления) образца:
Таблица 1
Результаты механических испытаний
|
l0 (мм) |
d0 (мм) |
lк (мм) |
dк (мм) |
s0,2 (кг/мм2) |
sв (кг/мм2) |
sк (кг/мм2) |
F0 (мм2) |
FК (мм2) |
P0,2 (кг) |
Pв (кг) |
Pк (кг) |
d (%) |
Ψ (%) |
Е (кг/мм2) |
|
25 |
4,95 |
31,6 |
2,95 |
50,9 |
73,3 |
136,9 |
19,2 |
6,9 |
976 |
1408 |
944 |
26,4 |
64 |
85,2 |
Вывод: в данной лабораторной работе, применяя статическую нагрузку для разрушения образца, мы получили диаграмму растяжения, вычислили механические прочностные характеристики при растяжении, такие как: условный предел текучести, временное сопротивление (предел прочности), относительное удлинение и относительное сужение.