Образцы, измерительные приборы, испытательная машина

Испытание на растяжение в этой работе проводится на коротком образце круглого поперечного сечения (бывают и призматические, плоские образцы). Форма и основные соотношения между размерами наиболее часто применяемых образцов показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Образцы для испытаний на растяжение: а – нормальный образец, l₀=10d₀; l₁=1, 1l₀; б – малый образец, l₀=5d₀; l₁=1, 2l₀; (или l₁=l₀, если радиусы скруглений малы по сравнению с d₀/2).

Перед испытанием начальная расчетная длина l₀ и начальный диаметр d₀ должны быть тщательно измерены.

Длина l₀ измеряется штангенциркулем с точностью до 0, 1 мм. Расчетной длиной l₀ может быть расстояние между двумя рисками на образце или между внутренними торцами головок (если радиусы закруглений малы по сравнению с радиусом поперечного сечения образца).

Диаметр d₀ измеряется в трех сечениях вдоль рабочей длины (в середине и по концам длины l₀), в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Измерение производится микрометром с точностью до 0, 01 мм. В расчеты вводится среднее арифметическое из шести замеров.

Затем вычисляется площадь поперечного сечения образца F₀ (по среднему диаметру).

Испытания на растяжение, а также другие виды деформации проводятся на специальных машинах различных типов. Они могут иметь механический или гидравлический привод к захватам, в которых закреплен образец. Кроме того, машины разделяются по скорости перемещения захватов (постоянная или переменная, низкая или высокая) и по приросту нагрузки (постоянный или нет). Данная работа производится на машине с механическим приводом FP-100, имеющей малую скорость перемещения захватов, при которой приложение нагрузки можно считать статическим.

Принципиальная кинематическая схема испытательной машины FP-100 показана на рис. 1.3.

Рис 1.3. Принципиальная кинематическая схема испытательной машины FP-100

Образец 1 закрепляется в захватах 3 и 2 и растягивается или сжимается при перемещении нижнего захвата 3 вниз или вверх. Это перемещение осуществляется опусканием или подъемом винта 4, последний приводится в движение от гайки – червячного колеса 5, поворачиваемой червяком 6, соединенным через редуктор с валом электромотора. Переключение редуктора на различные ступени передач позволяет изменять скорость осевого перемещения винта 4 от 4 мм/мин до 60 мм/мин. Перемещение нижнего захвата может осуществляться и вручную (а схеме показано).

Сила, приложенная к верхнему захвату 2, действует на силоизмерительное устройство, которое схематически может быть представлено (рис. 1.4) в виде ломаного рычага 7 с грузом Q, тяги 8, шкалы и стрелки силоизмерителя 10. С увеличением силы Q увеличивается угол поворота α рычага 7, что вызывает перемещение Х тяги 8. Величина перемещение Х прямо пропорционально величине силы, приложенной к рычагу 7 в точке А. Это вытекает из следующих рассуждений (рис. 1.4):

Условие равновесия рычага 7 в произвольном положении, характеризуемом углом a, дает:

Рα · cos a = QL · sin a,

откуда

С другой стороны, из рис. 1.4 видно, что:

Приравнивая последние два уравнения, получаем:

,

где , так как зависит от постоянных геометрических размеров деталей машины и постоянного веса противовеса Q.

Рис. 1.4. Схема силоизмерительного устройства.

В результате перемещения тяги 8 длина линии, прочерчиваемой пером 9 вдоль образующей барабана 11, а также поворот стрелки относительно шкалы 10 в определенном масштабе показывают величину силы Р, деформирующей образец 1(рис. 1.3).

Постановка другого, сменного противовеса Q изменяет коэффициент пропорциональности К, что позволяет при тех же перемещениях тяги 8 измерять значительно большие или меньшие силы Р. Для визуального отсчета таких сил на силоизмерителе 10 имеется три шкалы (шкала А от 0 до 1 т, шкала Б от 0 до 2 т, шкала С от 0 до 5 _Т).

Деформация образца 1 равна осевому перемещению винта 4, если пренебречь малыми, по сравнению с деформацией образца, упругими деформациями частей испытательной машины. Это перемещение при помощи нити 12 (рис. 1.3) преобразуется во вращение диаграммного барабана 11. При отсутствии проскальзывания нити угол поворота барабана 11 пропорционален деформации образца, так как перемещение нити осуществляется по круглым цилиндрическим роликам и навита нить на круглую цилиндрическую шейку барабана 11. Следовательно, длина линии, прочерчиваемой пером по окружности барабана 11 в определенном масштабе, показывает деформацию образца. При одновременном осевом перемещении тяги и повороте барабана 11 перо прочертит на миллиметровой бумаге, навернутой на барабан, кривую, характеризующую зависимость между деформирующей силой Р и величиной деформации образца Δ l. Эта кривая называется первичной диаграммой растяжения.

Проведение испытаний

В процессе испытания следует вести наблюдение за диаграммой, вычерчиваемой на барабане 11, за шкалой силоизмерителя 10 и за самим образцом 1. На шкале силоизмерителя должна быть по возможности точно зафиксирована наибольшая нагрузка Р_в, выдерживаемая образцом в процессе испытания.

Если шкала силоизмерителя снабжена двумя стрелками, то одна из стрелок обычно фиксируется в положении, соответствующем действию наибольшей нагрузки. При отсутствии второй стрелки величина наибольшей силы Р_в должная быть считана со шкалы в процессе испытания. В процессе испытания следует уловить момент начала образования шейки на образце (остановка стрелки на силоизмерителе при Р_max) и визуально или отметкой карандашом зафиксировать на диаграмме растяжения (максимум бывает очень растянут на кривой). Усилие деформирования за счет уменьшения площади сечения при образовании шейки падает.

На конечном этапе испытания необходимо зафиксировать визуально на шкале нагрузке или отметкой карандашом конечную точку диаграммы К (рис. 1.1). Обычно эта точка является местом резкого излома диаграммы на ее конечном участке, но маятник не сразу останавливается, и перо продолжает кривую.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: