Замеры образца после испытания

После разрыва образца его части соединяют по месту разрыва и производится измерение конечной расчетной длины образца l_k и конечного диаметра d_k в месте разрыва.

Величина l_k замеряется штангенциркулем между теми же точками, которые использовались до замера l₀.

Величина d_k замеряется по самому тонкому месту шейки специальным микрометром с заостренной пяткой по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Вычисляется среднее арифметическое из двух измерений. По среднему арифметическому значению d_k вычисляется площадь поперечного сечения F_k.

Данные измерений l_k, d_k и вычисления F_k.заносятся в тетрадь лабораторных работ.

Обработка диаграммы испытаний

Диаграмма (рис. 1.1) является основным документом, для получения которого и проводится испытание.

Для дальнейшего использования диаграммы она должна быть предварительно обработана, для чего необходимо найти начальную (0) и конечную (К) точки диаграммы, построить оси координат, вычислить масштабы величин, записанных по этим осям, наметить характерные точки диаграммы.

Ось, вдоль которой записано удлинение образца, примем за ось абсцисс. Эта ось обычно четко выражена на диаграмме: с момента начала испытания подвижный захват перемещается, выбирая зазоры в машине, что вызывает поворот диаграммного барабана и вычерчивание пером прямой линии окружности барабана; перемещение пера параллельно оси барабана еще нет, так как образец еще не начал деформироваться, и не появились силы, деформирующие образец.

С некоторой точки кривая отходит от оси абсцисс, что говорит о появлении заметных деформирующих сил. Однако начальный участок диаграммы представляет собой некоторую кривую, которая в дальнейшем переходит в прямолинейный участок 0А (рис. 1.1). Прямолинейность участка 0А свидетельствует о пропорциональности между изменением нагрузки и удлинением образца. Криволинейный участок в начале диаграммы соответствует в основном процессу «обжатия» головок образца в захватах машины без значительного нагружения всего образца в целом. Чтобы исключить из рассмотрения влияния сминающих сил, искажающих начальный участок диаграммы, следует продолжить прямолинейный отрезок 0А до пересечения с осью абсцисс; полученную точку пересечения – точку 0 – считаем началом координат. Через эту точку проводится ось ординат перпендикулярно оси абсцисс, параллельно оси барабана. По оси ординат отсчитываются силы, деформирующие образец. Далее следует отметить на диаграмме характерные точки: точку В, соответствующую максимальной нагрузке, точку А – конечную прямолинейного участка 0А диаграммы, точку Т и точку К. Точка А определяется как точка касания криволинейного участка АТ диаграммы с прямолинейным участком 0А. Точка Т определяется как точка перехода криволинейного участка в участок, параллельный или почти параллельный оси абсцисс. Способ определения положения точки Т в случае, когда нет заметного участка текучести, будет объяснен далее.

Определения масштабов по осям

Масштаб сил μ находится из следующих соображений. Величина максимальной нагрузки Р_в в кг определяется по шкале силоизмерителя в процессе испытания. На диаграмме (рис. 1.1) эта величина изображается отрезком, который можно измерить, например в мм. Тогда μ _р определится по выражению:

.

Масштаб по оси абсцисс μ _l, по которой записаны абсолютные удлинения образца, зависит от геометрических размеров частей машины и определяется по паспортным данным машины или специально проведенным испытаниям.

Для машины FP-100:

.

Если масштаб μ _l не известен, то он приближенно может быть определен следующим образом:

Из измерений длины образца до и после испытания вычисляется остаточное удлинение расчетной длины образца после разрыва по выражению:

Δ l_ост = Δ l_к + Δ l_и [мм].

С другой стороны, остаточное удлинение всего образца можно увидеть на диаграмме испытания. Для этого построим из точки К диаграммы линию разгрузки КС (рис. 1.1). Эксперименты показывают, что линия разгрузки представляет собой отрезок прямой, идущей параллельно линии нагрузки 0А. Эта особенность имеет место независимо от того, с какой точки диаграммы производится разгрузка (например, из точки М, рис. 1.1). Это значит, что при разгрузке из любого состояния зависимость между силами и деформациями линейна, т.е. носит упругий характер, как и при нагрузке в пределах действия закона Гука.

Отрезок 0D на оси абсцисс изображает полную величину удлинения образца при разрыве. Это удлинение состоит из упругой и пластической (остаточной) частей. Отрезок CD диаграммы характеризует величину упругого удлинения образца в момент разрыва. Это удлинение после разрыва исчезает вследствие упругого сокращения образца. Отрезок 0C характеризует, следовательно, величину остаточного удлинения после разрыва. Измерив величину 0С, например в мм, приближенную величину μ _l определяем из выражения:

.

Приближенность последнего выражения заключается в том, что величина Δ l_ост дает величину остаточного удлинения только расчетной длины образца l₀, а величина 0С характеризует остаточное удлинение всего образца. Однако неточность невелика, так как утолщенные части образца вблизи его головок обычно не получают пластических деформаций. Ошибка вносится в числитель, где не учтено остаточное удлинение цилиндрической части образца длин l₁ – l₀. Точные измерения показывают, что остаточное удлинение образца при разрыве получается главным образом за счет пластического деформирования шейки и практически, в пределах точности измерений штангенциркулем по рискам, величина Δ l_ост одинакова как при измерении ее на длине l₀, так и на длине l₁=1, 1 l₀.

Затем необходимо вычислить основные силовые и геометрические величины, соответствующие данному образцу из данного материала.

Нагрузка, соответствующая концу участка пропорциональности (предельная нагрузка, до которой справедлив закон Гука):

Р_р = μ _р· Аа [кг], где Аα [мм] – ордината точки А на диаграмме испытания.

Нагрузка, соответствующая началу текучести образца:

Р_Т = μ _р· Тт [кг], где Тт [мм] берется из диаграммы испытания.

В случае, если явно выраженная площадка текучести на диаграмме отсутствует (рис. 1.5), принято вычислять условную нагрузку, соответствующую началу текучести Р¹_Т: нагрузку, при которой остаточное удлинение составляет 0, 2% (или 0, 5%) от расчетной длины образца l₀.

Для определения точки Т на оси абсцисс диаграммы откладывается отрезок 0n и проводится прямая nТ¹, параллельная прямой 0А.

,

откуда

.

Тогда:

Р¹_{Т =} μ _р ·Т¹m¹ [кг],

где Т¹т¹ [мм] берется из диаграммы испытания (рис. 1.5).

Для определенности величину Δ l, применяемую для определения условной нагрузки Р¹_Т, обозначают Δ l_{0, 2} или Δ l_{0, 5}, в зависимости от величины допуска на остаточное удлинение.

Рис. 1.5. Участок диаграммы растяжения для материалов без площадки текучести.

 

Нагрузка в момент разрыва Р_к = μ _р· КD [кг], где KD [мм] берется из диаграммы (рис. 1.1). Максимальная нагрузка Р_в, как уже говорилось, определяется в процессе испытания по показанию силоизмерителя.

По данным замеров образца до и после испытания определяются: абсолютное остаточное сужение площади поперечного сечения после разрыва:

Δ F_r = F₀ + F_k [мм²],

где F₀ – площадь поперечного сечения образца до испытания;

F_к – площадь поперечного сечения в наиболее тонком месте шейки.

Теперь имеются все данные для подсчета характеристик механических свойств по формулам, известным из теоретического курса и приведенным в тетради для лабораторных работ.

Порядок проведения опыта

1) Замерить диаметр образца. Нанести риски, устанавливающие расчетную длину образца.

2) Навернуть миллиметровую бумагу на барабан машины, установить карандаш.

3) Установить в захватах образец и ручной подачей выбрать зазоры.

4) Включить машину и, заметив усилие текучести, после прохождения площадки текучести произведите разгрузку образца и повторное его нагружение.

5) Зафиксировать конечную и максимальную нагрузку.

6) Снять образец, составить его части и замерить длину между рисками.

7) Замерить диаметр образца в месте разрыва.

8) На диаграмме провести оси координат и снять с нее с учетом масштаба необходимые для расчета величины усилий и удлинений.

9) Посчитать пределы пропорциональности, текучести, прочности и напряжения в момент разрушения.

10) Вычислить характеристики пластичности и удельную работу, затраченную на разрыв.

11) Зарисовать на бланке диаграмму растяжения со всеми необходимыми построениями, разрушенный образец и условную диаграмму «σ - δ »

РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Цель работы:

1. Определение модуля продольной упругости или модуля упругости 1-го рода (модуль Юнга) материала.

2. Определение коэффициента Пуассона.

3. Ознакомление с методикой измерения малых линейных деформаций с помощью механических тензометров.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: