благотворительные фонды россии помощи детям осуществить пожертвование
Начертательная геометрия Сопромат. Расчеты при выполнении курсового задания Техническая механика Лабораторные работы по сопротивлению материалов На главную

Лабораторные работы по сопротивлению материалов

Лабораторная работа

Испытание на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Цель испытания:

1. Получить диаграмму растяжения и исследовать процесс растяжения испытуемого образца вплоть до его разрушения.

2. Экспериментально подтвердить справедливость закона Гука при растяжении и определить значение модуля упругости Е.

3. Определить механические характеристики материала образца (предел пропорциональности σпр, предел упругости σу., предел текучести σт, предел прочности Рис.1.1

 (временное сопротивление) σпроч., истинное напряжение в месте разрыва образца σразр.ист., условное напряжение в момент разрыва σразр.усл., относительное остаточное удлинение ε и относительное остаточное сужение площади поперечного сечения Ψ (в процентах).

4. Определить марку стали, пользуясь справочной таблицей.

5. Ознакомиться с принципом действия испытательной разрывной машины типа ГМС- 50.

Применяемые машины и приборы

Разрывная машина. Испытания на растяжение производятся на модернизированной универсальной испытательной машине типа ГМС-50 (гидравлическая машина строительная, максимальная нагрузка - 50 т), которая установлена в лаборатории "Сопротивление материалов (№570) (Рис.1.1).

Установка модернизирована, т.е. оснащена дополнительными измерительными устройствами и электронными блоками, позволяющими управлять машиной с помощью ПК: сохранять и обрабатывать результаты эксперимента, выводить информацию на печать, и т.п.

Конструкцию и принцип работы установки ГМС-50 можно свести к схеме, изображенной на рис. 1.2:

В состав испытательной машины входят:

− собственно машина, предназначенная для деформирования образца;

− электрогидравлический привод, служащий для создания усилия на

 испытуемый образец;

− маятниковый  силоизмеритель, предназначенный для регистрации

 усилия, производящего деформирование образца.

Собственно машина состоит из подвижной 3 и неподвижной 1 траверс.

В неподвижной траверсе установлена гидравлическая пара – рабочий цилиндр 5 с поршнем 4. В траверсах укреплены захваты, в которых закрепляется растягиваемый образец 2.

Электрогидравлический привод включает плунжерный насос 14 и электродвигатель 15. Насос приводится в действие электродвигателем и масло из резервуара 13 по трубопроводам поступает в рабочий цилиндр 5 машины. Подача масла регулируется рабочим вентилем 12 в зависимости от необходимой скорости нагружения образца.

Для более быстрого перемещения траверсы вверх, необходимо для установки ее в надлежащее положение перед испытанием, использовать вентиль 6, для опускания – вентиль 8.

Давление масла, поступающего в рабочий цилиндр 5, вызывает перемещение поршня 4, связанного с помощью поперечин и тяг с подвижной траверсой 3. Перемещаясь, траверса будет растягивать или сжимать образец в зависимости от того, где он закреплен (снизу или сверху траверсы).

Из рабочего цилиндра 5 давление масла по специальной трубе передается также в цилиндр силоизмерителя 16 и перемещает расположенный в нем поршень 17. Усилие, действующее на поршень цилиндра силоизмерителя, при помощи тяг 18 передается на кривошип маятника 7.

Маятник, поворачиваясь на оси, отклоняет угловым рычагом зубчатую рейку 10, связанную с шестеренкой, на оси которой находится стрелка, движущаяся по круговой шкале 9 силоизмерителя. Стрелка в каждый данный момент указывает действующую на образец нагрузку.

Маятниковый силоизмеритель представляет собой штангу со сменными грузами 7. Посредством изменения длины маятника и его веса можно изменить максимальное усилие машины. Для рассматриваемых машин возможны установки с максимальным усилием 5, 10, 25 и 50 тонн. 

В процессе испытания на модернизированной установке  текущие значения нагрузки и удлинения образца можно наблюдать на дисплее ПК, где автоматически вычерчивается диаграмма растяжения, которая показывает зависимость между растягивающей силой F, действующей на образец, и вызываемой ею деформацией Δl образца.

Установка ГМС -50 в нашей лаборатории модернизирована, т.е. оснащена компьютерной системой, которая включает в себя:

 1) датчики  измерения параметров испытания:

 - датчика силы на основе тензометрического

  датчика давления (точность измерения в диапазоне

 от 50 до 500кН не хуже  +1% ),

 - датчика линейного перемещения на основе

 потенциометрического датчика перемещения

 (предельное разрешение не хуже 0,01 мм), 

  2) микропроцессорный блок сбора передачи данных от машины

 ГМС 50 в ПВЭМ.

 3) ПЭВМ, принтер, программное обеспечение.

 Это позволяет:

  а) регистрировать параметры:

 нагрузка, перемещение активного захвата в  диапазоне 

 рабочего пространства, время,

 б) производить автоматический расчет механических свойств

 образца: предела прочности, модуля упругости, предела

 текучести, предела упругости и др.

 в) печатать графики:  перемещение – нагрузка, деформация -

 нагрузка, время-нагрузка и др.,

  г) сохранять и редактировать записи в базе данных и.т.п.

Измерительные приборы. При выполнении данной работы целесообразно использование таких измерительных приборов, как штангенциркуль (Рис.1.3), рычажный тензометр ТР-294 (Рис.1.5), микрометр (Рис.1.4).

Штангенциркуль применяется для измерения расчетной длины образца, его диаметра или толщины и ширины образца, если он плоский. Штангенциркули бывают с нониусами, позволяющими производить отсчеты измерений с точностью до 0,1; 0,05 и 0,02 мм. Выбор инструмента определенной точности производится в зависимости от требований, предъявляемых к данному испытанию. Подробно с устройством и работой со штангенциркулем можно познакомиться в специальной литературе, здесь же приводится только его общий вид (рис. 1.3).


Микрометр позволяет производить обмер диаметра образцов до и после их испытания с более высокой точностью, чем штангенциркулем. Цена деления шкалы микрометра равна 0,01 мм. Однако на глаз можно взять отсчет с точностью до половины деления шкалы, что соответствует 0,005 мм. Общий вид микрометра показан на рис.1.4. 

Тензометр. Для замера линейных деформаций образцов в данной лабораторной работе целесообразно использовать специальные измерительные приборы – механические тензометры рычажного типа.

При помощи этих приборов определяют с высокой степенью точности малые деформации образцов, причем показания снимаются визуально.  Рабочая схема тензометра рычажного типа показана на рис. 1.5.

При работе прибор прижимается к поверхности испытываемого образца при помощи струбцины. Базой прибора является расстояние между ребром призмы 1 и острием ножа 2. Жесткая рамка 6 вместе с призмой 1 составляет часть прибора, воспринимающую деформацию образца. Частью прибора, которая увеличивает деформацию, является рычаг 3, жестко соединенный с призмой 1, и стрелка 5, шарнирно соединенная с рычагом тягой 4. Для повышения точности отсчетов шкала 7 снабжена прорезью с зеркалом.

При увеличении длины l (базы тензометра l = Б) на величину Δl происходит поворот призмы вокруг ее верхнего ребра на некоторый угол. Вместе с призмой на тот же угол повернется рычаг 3, который при помощи тяги отклонит стрелку 5. Вследствие поворота стрелки нижний ее конец переместится по шкале на величину ΔВ с отсчета В1 на отсчет В2. Коэффициент увеличения k зависит от соотношения плеч рычагов 3 и 5 и равен

k = ΔВ/Δl.

В нашей работе используются тензометры рычажного типа с коэффициентом увеличения 1000 и с базой Б= l = 20 мм (в работе обозначается l = S = 20 мм). Цена деления тензометра- 0,001мм.

Образцы для испытаний на растяжение чаще всего делают цилиндрической или плоской формы с головками на концах для закрепления их в захватах машины (рис. 1.6). Наиболее распространены цилиндрические образцы, у которых расчетная длина l = 5d (короткие, пятикратные образцы) и l = 10d (длинные, десятикратные образцы).

Формы и размеры головок и переходных частей цилиндрических и плоских образцов определяются способом крепления образцов в захватах испытательной машины.

Способ крепления должен предупреждать проскальзывание образцов в захватах, смятие опорных поверхностей, деформацию головок и разрушение образца в местах перехода от рабочей части к головкам и в головках.

Перед установкой образца в испытательную машину производится измерение диаметра и длины его рабочей части. Диаметр рабочей части измеряется по двум взаимно перпендикулярным направлениям в трех сечениях. Точность измерения диаметра 0,1 мм. Затем образец устанавливается в захваты испытательной машины. После проверки готовности машины к испытанию ее включают и растягивают образец  согласно программе испытания до его разрушения.


Резонанс токов http://auto-74.ru/circuit/ Задания на выполнение курсовых работ по сопротивлению материалов