Механические свойства строительных материалов.

1. Цель работы: Углубление знаний студентов при изучении основных механических свойств материалов, таких как прочность на растяжение и сжатие, твердость, истираемость, ударная вязкость.

2.Теоретическое обоснование: Для правильного использования строительных материалов, изделий и деталей при возведении зданий и сооружений необходимо знать физические и механические свойства. Сравнить свойства материалов между собой можно только при стандартных методах и условиях их определения. В государственных стандартах (ГОСТах) установлены методы испытаний строительных материалов. Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок.

Прочность строительных материалов в лаборатории на гидравлических прессах или разрывных машинах.

 

  3. Приборы и материалы.

3.1 Образец стального стержня  на растяжения.

 3.2 Образец цилиндрического стального образца на сжатие.

3.3 Образец чугунного образца.

  3.4 Кубики образцов древесина на сжатие вдоль и поперек волокон.

 3.5 Штангенциркуль.

3.6 Сушильный шкаф.

3.7 Гидравлический пресс.

3.8 Разрывная машина.

3.9 Опоры для испытаний на изгиб.

4. Программа работы .

4.1 Проверка внешних размеров образцов.

4.2 Испытание образца на растяжение

4.3 Испытание образца стали на сжатие.

4.4 Испытание образца чугуна на сжатие.

4.5 Испытание деревянных образцов на сжатие.

4.6 Испытание на изгиб вдоль и поперек волокон.

 

5.Методика проведения работы.

Перед определением того или иного свойства строительных материалов студенты производят обмеры заготовленных и переданных преподавателем образцов. Полученные результаты заносят в свою тетрадь или на специальный бланк.

5.1 Испытание стального образца на растяжение. Требуется определить предел прочности и относительное удлинение стали, а затем на основании результатов испытаний определить марку стали, пользуясь табличными данными. Для испытаний используют разрывную машину Р-5.

Образец помещают в захваты разрывной машины и прикладывают к нему растягивающую нагрузку до полного разрушения. Образец начинает деформироваться (вытягиваться), и тем больше, чем выше нагрузка. Характер приращения длины образца в зависимости от нагрузки изображается в виде диаграммы.

На рисунке показана характерная кривая разрушения стального образца из низкоуглеродистой стали. Вначале до точки 1 удлинение образца возрастает пропорционально нагрузке. Если образец растянуть нагрузкой равной или меньшей Рр, а затем разгрузить, то образец примет первоначальную длину. Точка 1 на кривой растяжения соответствует пределу пропорциональности. Это напряжение вычисляют по формуле:

 

s _р = Рр / S ,

где Рр - нагрузка при пределе пропорциональности, Н;

S - первоначальная площадь поперечного сечения образца.

Относительным удлинением называют отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальной длине. Для определения относительного удлинения испытанного образца обе его части плотно прикладывают и измеряют длину после разрыва. Значение относительного удлинения d , вычисляют по формуле:

 

                                           d = [ ( l ₁ - l ₀ ) / l ₀ ] * 100%,

где l ₁ - длина образца после разрыва, мм;

l ₀ - длина образца начальная (расчетная), мм.

 

Рис.1. Схема разрывной машины Р-5.

1- Верхний захват;  2 – Испытываемый образец;  3 – Нижний захват; 4 – Винт; 5 – Станина;  6 – Гайка (передача винт-гайка); 7 – Редуктор; 8 – Электродвигатель; 9 – Маятник; 10 – Шкала указателя нагрузки; 11 – Диаграммный аппарат; 12 – Рычаг неравноплечный; 13 – Система блоков; 14 – Нить; 15 – Рейка; 16 – Груз.

 

 

 

Эта величина характеризует пластичность метала: чем она выше, тем пластичнее металл. При дальнейшем возрастании нагрузки (свыше Рр) длина образца начинает увеличиваться быстрее, чем будет расти нагрузка. Прямой участок диаграммы переходит в кривую, а затем в горизонтальную линию 2 -3. Напряжение, при которой появляется текучесть металла, называется пределом текучести.

 Предел текучести физический - наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без видимого увеличения нагрузки. Как только сталь достигнет предела текучести, стрелка остановится, а затем опять начнет двигаться. Значения нагрузки (R s) в момент остановки стрелки фиксируют и принимают за нагрузку, соответствующую пределу текучести, который вычисляют по формуле:

s s = R s / S ,

 

где R s - нагрузка при педеле текучести, Н;

S - первоначальная площадь поперечного сечения образца.

 

Затем металл снова приобретает способность сопротивляться повышению нагрузки до R _b (точка 4), где происходит разрыв образца. Напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке R _b предшествующей разрушению образца, называется пределом прочности.

s _b = Р _b / S

 

5.2 Предел прочности при сжатии. Это напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца. Предел прочности при сжатии R _сж , МПа, определяют по формуле:

R _сж = Р / S ,

где Р - разрушающая нагрузка, Н;

S - площадь поперечного сечения образца, мм².

 

Пределом прочности при сжатии образца считается момент, когда он потеряет треть высоты. Этот момент необходимо зафиксировать. Образец устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса точно по центру. Верхнюю опорную плиту при помощи винта опускают на образец. Включают в действие насос пресса и дают на образец нагрузку, следя за скоростью ее нарастания.

 За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов.

Оборудование и принадлежности. Испытания производятся на машине гидравлического типа марки2ПГ-50 с предельной нагрузкой 5·10⁴Н. Каждое деление шкалы манометра соответствует нагрузке:

для поддиапазона I - 628Н

для поддиапазона II - 1712Н

Следовательно, для определения нагрузки на образец, количество делений необходимо умножить на цену деления данного поддиапазона.

Рис. 4. Пресс гидравлический 2ПГ-50.

1 – Шкала отсчетного устройства; 2 – Переключатель поддиапазонов; 3 – Кнопка пуска; 4 – Клапан сброса давления; 5 – Регулятор скорости сжатия; 6 – Бак с гидравлической жидкостью; 7 – Гидроцилиндр; 8 – Нижняя поворотная плита; 9 – Верхняя плита; 10 – Регулятор высоты.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: