1.1. Испытания на растяжение

Они наиболее распространены так как позволяют определить сразу несколько важных механических характеристик (предел упругости, предел текучести, предел прочности).

Методы испытания на растяжение стандартизованы. Имеются отдельные стандарты на испытания при комнатной температуре (ГОС 1497-73), при повышенных до 1473 К (ГОСТ 9651-73) и при пониженных от 273 до 173 К (ГОСТ 11150-75) температурах.

Образцы для испытаний используют с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрические образцы) или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы)

На рис. 1 показаны наиболее часто используемые стандартные образцы для испытаний при комнатной температуре (а-в), повышенных (г-д) и отрицательных (д) температурах.

L - рабочая длинна

l₀ -расчетная длинна

F₀ -начальная площадь сечения

Рис. 1. Виды образцов при проведении испытаний на растяжение

Между размерами образца должны существовать определенные соотношения.

( цилиндрические образцы)

l =l₀+2, 5 (плоские образцы)

Диаметр рабочей части цилиндрических образцов может отклоняться от заданного не более чем на мм при d₀ и на при d0 = 10 Разница наибольшего и наименьшего диаметра одного образца допускаемого ГОСТ составляет 0,03 .

Все требования по форме, размерам, качеству и условиям испытания образцов базируются на определенных условиях. Необходимо соблюдать три вида подобия

- геометрического (форма и размеры образцов)

- механического ( схема и скорость приложения нагрузок)

- физического (внешние физические условия)

Большое значение имеет методика изготовления образцов для испытаний.

Машины для проведения испытаний очень разнообразны. Многие из них универсальны и могут использоваться при проведении других статических испытаний. Современные испытательные машины представляют собой сложные , оснащенные ЭВМ устройства.

Основными узлами любой испытательной машины являются приводное устройство, обеспечивающее плавное деформирование образца, и силоизмерительный механизм для измерения силы сопротивления образца создаваемой деформации.

По принципу действия приводного устройства различают машины с механическим и гидравлическим приводами.

Гидравлические машины обладают большим усилием, но на них труднее поддерживать заданную скорость деформирования.

Для измерения силы сопротивления образца деформации используют несколько типов устройств. Наиболее распространенными из них являются рычажные, маятниковые, торсионные, электротензометрические силоизмерители, месдозы.

Рис. 2. Схема универсальной испытательной машины:

1 – образец; 2 – нагружающее устройство; 3 – датчик деформации; 4 – датчик нагрузки; 5 – диаграммный прибор

Рис. 3. Схемы испытательных машин с механическим а) и гидравлическим б) приводами

Рис. 4. Схема гидравлической машины с маятниковым силоизмерителем

Рычажные и маятниковые и маятниковые силоизмерители успешно применяют при малых скоростях деформирования (скорость деформирования <40 мм/мин) и плавном измерении силы сопротивления образца деформации.

Значительно меньшей инерционностью отличаются месдозы и торсионные силоизмерители используемые в гидравлических машинах.

Электротензометрический силоизмеритель пригоден как для машин механических так и для гидравлических .Основными элементами силоиэмерителя являются упругий элемент и тензодатчик.

Рис.5. Резисторный тензодатчик (а) и схема измерения статических напряжений с помощью таких тензодатчиков (б):

1-бумажная подкладка; 2- плоская решетка из проволоки или фольги; 3- выводные провода

Тензодатчик представляет собой тонкую проволоку из материала с высоким коэффициентом тензочувствительности- отношением изменения электросопротивления к упругому относительному удлинению.

Все силоизмерительные механизмы позволяют не только визуально фиксировать силу сопротивления образца деформации в процессе испытания, но и записывать кривую изменения этой силы в зависимости от величины деформации образца.

Кривую в координатах нагрузка-удлинение называют первичной диаграммой растяжения, которая и является обобщенным результатом испытания.

Точность (объективность) первичной диаграммы определяется жесткостью испытательной машины. Чем она больше, тем меньше упругая деформация частей машины при заданной нагрузке. Максимальную жесткость имеют машины с электротензометрическим силоизмерителем, а минимальную- с рычажно-маятниковым.

Методика проведения испытаний на растяжение.

Основные требования к методике испытания на растяжение оговорены в стандартах. Эти требования следует рассматривать как минимальные. При выполнении, например, исследовательских работ они могут быть значительно повышены.

Точность измерения образца должна быть не ниже 0,01 мм. Все размеры после испытания определяют с точностью не ниже 0,01 мм.

Основные требования к методике испытания на растяжение оговорены в стандартах. Эти требования следует рассматривать как минимальные. При выполнении, например, исследовательских работ они могут быть значительно повышены.

Точность измерения образца должна быть не ниже 0,01 мм. Все размеры после испытания определяют с точностью не ниже 0,01 мм.

Величина нагрузки определяется с точностью 0,5 деления индикатора силоизмерительного механизма.

Шкала выбирается таким образом, чтобы силы сопротивления образца деформации, по которым будут определяться прочностные характеристики, были не меньше 0,1 шкалы выбранного диапазона и не ниже 0,04 предельной нагрузки испытательной машины.

При этом желательно, чтобы максимальная сила сопротивления образца находилась во второй половине шкалы.