Учебное пособие 2039

Р

Р0,2 е

Рис. 3.3. Определение условного предела текучести по диаграмме растяжения

5. Проведите расчёт условного разрушающего напряжения:

Для чего, спроектировав точку k (точку конца машинной кривой) на ось усилий, определить величину Pk. (рис. 3.2 б).

6. Проведите расчёт истинного разрушающего напряжения:

Fk

21

Где Fk – площадь поперечного сечения разрушенного образца в зоне разрушения.

7. Занесите все полученные значения механических параметров в таблицу и, сравнив их с данными ГОСТ, сделайте заключение.

При испытаниях разных образцов (или в разных условиях испытаний) проведите сравнительный анализ механических свойств.

3.Контрольные вопросы

1.Каков порядок настройки механизма регистрации напряжений и деформаций испытательной машины Р-20?

2.Каков порядок проведения испытаний на разрывной машине Р-20?

3.Каковы и требования к образцам для испытаний на растяжение?

4.Какие типы испытательных машин Вам известны?

5.Какие дополнительные возможности имеет испытательная машина типа Р-20 для испытаний приближенных к рабочим условиям?

6.Что такое σпц и σ0,05 ?

7.Что такое στ и σ0,02 ?

8.Что такое σb и Sk ?

9.Как определяют относительное удлинение и сужение образца при растяжении?

22

10. Какие виды образцов при испытаниях на растяжение Вы знаете?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ СЖАТИЯ И ИЗГИБА

1. Теоретическое введение

Внимание: Учитывая, что оба вида испытаний обладают довольно высоким коэффициентом мягкости равным 2 и 2/3 соответственно, определение механических свойств разрушающими методами возможно лишь у материалов в охрупченном состоянии. За исключением случаев проведения технологических испытаний с определением способности материала к осадке или расплющиванию при сжатии, загибу без образования трещины или на определенный угол при изгибе, где наоборот образец должен обладать пластичностью.

2.Порядок выполнения работы

2.1.Испытание на одноосное сжатие.

Испытания на одноосное сжатие проводятся аналогично испытаниям на растяжение и на том же оборудовании. Различие состоит в том, что образец находится не в захватах, а на площадках зоны сжатия 6 (рис. 2.1).

1.Ознакомьтесь с содержанием ГОСТ 8818 [6] и

ГОСТ 8817 [7], ГОСТ 27208 [8].

2.Проведите оценку соответствия формы, размеров образцов и их состояния по степени хрупкости используя сведения о химическом составе материала и термообработке образца.

3.С учётом условия 1, оцените возможное максимальное разрушающее (деформирующее) усилие образца, используя значения справочных данных по пределу прочности материа-

ла при растяжении (σb) или его оценочной величины из соот-

23

ношения между σb и твёрдостью по Бринеллю НВ согласно данным таблицы.

max b

Где Pmax – максимальное разрушающее усилие образца;

σ bсж ≈ (2 ÷ 3)σ b – предел прочности при сжатии; F0 – начальная площадь поперечного сечения образца.

4. Проверьте выполнение нижеприведённого неравенства.

Где Pmax = 3σbF0.

Примечание: При подготовке заключения необходимо предусматривать возможное увеличение площади поперечного сечения образца во время проведении испытаний.

5.На основании данных пункта 4 сделайте заключение о возможности проведения испытаний или дайте рекомендации по замене испытательной машины, или уменьшению сечений испытываемых образцов, проверив соответствие новых образцов требованиям испытаний.

6.Проведите испытания на сжатие с записью диаграммы.

24

7. Проведя необходимые измерения размеров образца после испытания, рассчитайте величины относительного укорочения

8. Исследуйте вид испытанного образца и характер де-

формационной кривой, определив, разрушен или расплющен образец, на основании чего сделайте заключение о возможно-

сти расчета величины σ сж .

b

9. Проведите расчеты σпцсж , σ0,2сж и если позволят экспе-

риментальные данные σbсж . Сравните полученныезначения с данными ГОСТ.

10.Исследуйте образец после эксперимента, определив характер разрушения (срезом или отрывом).

11.По форме испытанного образца сделайте рекомендации о необходимости применения смазки на торцах образца, изменения соотношения между длиной и диаметром образца,

изменения конструкции образца.

12.Проведите испытания проб на осадку по ГОСТ 8817

[7]и расплющивание по ГОСТ 8818 [6] и сделайте заключение о качестве материала в таких условиях нагружения.

2.2.Испытание на статический изгиб.

1.Ознакомьтесь с содержанием ГОСТ 14019 [9],

ГОСТ 13813[10], ГОСТ 1579 [11], ГОСТ 27208 [8].

2.Проведите оценку соответствия формы и размеров образцов и дайте заключение.

3.Для проведения испытания на изгиб установите в зоне сжатия приспособления для испытания на изгиб по схеме, соответствующей рис. 4.1 а.

25

4.Проведите измерения длины l и параметров поперечного сечения образцов для определения механических свойств.

5.Установите образец в изгибной штамп и выбрав шкалу силоизмерителя проведите испытание с записью первичной

(машинной) кривой в координатах P–f. l

Рис. 4.1. а – схема проведения испытания на изгиб;

б– геометрия образца для испытаний на изгиб

6.Проведите расчёты изгибающего момента

26

P0,2 определяют также как и при растяжении, проводя

линию параллельную упругой области от значения прогиба f0,2 = 0.2% .

9.Измерьте величину угла загиба, предварительно сложив части образца по излому

10.Проведите сравнение вышеуказанных параметров прочности и пластичности с данными нормативной документации на материал и аналогичными характеристиками при испытании образцов из различных материалов или материалов в разном структурном состоянии.

11.B качестве дополнительных исследований возможно проведение испытаний при различных температурах или при различных скоростях нагружения.

12.Проведите технологические испытания согласно ГОСТ 13813 [10], ГОСТ 1579 [11], ГОСТ 27208 [8] сделав за-

ключение о способности материала с его структурным состоянием к формоизменяющим операциям.

3.Контрольные вопросы

1.Когда рекомендуется испытание на сжатие?

2.В чем особенности выбора образцов на сжатие?

3.Каков коэффициент мягкости испытаний на сжатие?

4.Какие параметры прочности и пластичности определяют методом сжатия?

5.Какие технологические испытания на сжатие Вам из-

вестны?

27

6. Как определить σ изb и каковы требования к образцам на изгиб?

7.В каких координатах строится машинная кривая при испытаниях на изгиб?

8.Какова геометрия образцов на изгиб?

9.Что такое стрела прогиба при изгибе?

10.Когда испытание на растяжение, сжатие изгиб считаются недействительными?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ УДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

1. Теоретическое введение

Из анализа площадей под кривыми в координатах «истинные напряжения – деформация» полученных путем обработки первичных (машинных) кривых при испытаниях на статическое растяжение видно, что на деформацию и разрушение различных материалов или материалов в различном структурном состоянии, а также испытанных при различных внешних условиях эксперимента затрачивается неодинаковая работа. Величина этой работы в целом и особенно ее составляющая, затрачиваемая на распространение активной трещины, являются важнейшими показателями надежности материалов столь необходимой для изготовления ответственных изделий, которая определяется не только внутренними факторами, но и формой образца (детали), способом и скоростью нагружения.

Одним из наиболее удобных и достоверных методов определения величины работы разрушения и ее составляющих является динамический метод испытаний ударным изгибом на испытательных машинах – маятниковых копрах (рис. 5.1). Для проведения испытаний используют образцы с надрезами раз-

28

личной формы (рис. 5.2). Оборудование, образцы и условия испытаний приведены в ГОСТ 9454 [12].

Определяемая в экспериментах силовая характеристика – ударная вязкость (КС) рассчитывается путем деления работы разрушения на площадь поперечного сечения образца в месте разрушения F. Пластичные свойства материала характеризуются стрелой прогиба f и углом загиба β (рис. 5.3).

Рис. 5.1. Схема маятникового копра: 1 – шкала; 2 – ось вращения; 3 – стрела указатель; 4 – подшипник маятника; 5 – стержень маятника; 6 – груз; 7 – изгибающий нож;

8 – опоры держателя образца; 9 – опора копра; 10 – образец; 11 – тормоз; 12 – защелка;

13 – схема установки образца по отношению к изгибающему ножу

29

2.Порядок выполнения работы

1.Ознакомьтесь с содержанием ГОСТ 9454 [12].

2.Ознакомьтесь с правилами техники безопасности, обратив внимание на то, что при проведении испытаний необходимо стоять только лицом к шкале маятникового копра.

Рис. 5.2. Образцы и формы надрезов

30