Порядок выполнения работы. 1. Изучить устройство испытательной машины ИМ-12А (см
1. Изучить устройство испытательной машины ИМ-12А (см. предыдущую лабораторную работу) и реверсное устройство для испытаний на сжатие.
2. Изучить порядок проведения испытаний и правила техники безопасности при проведении испытаний на сжатие материалов.
3.Подготовить таблицу 2.1 журнала наблюдений и размеров образцов
Таблица 2.1 – Журнал наблюдений и размеров образцов
| Материал. Размеры образцов, мм | Эскизы образцов | |
| до испытания | после испытания | |
| Сталь D = H = | ||
| Чугун а = в = h = | ||
| Сосна Вдоль волокон а = в = h = | ||
| Сосна Поперек волокон а = в = h = |
4. Зарисовать в таблице 2.1эскизы образцов стали, чугуна и дерева до испытания. Измерить, записать в таблицу размеры образцов с точностью 0,5мм.
5. Подготовить таблицу 2.2 журнала результатов испытаний образцов материалов на сжатие. Рассчитать и записать в таблицу 2.2 площадь поперечного сечения образцов.
Таблица 2.2 – Результаты испытаний образцов материалов на сжатие
| Материал | ||||
| Сталь | Чугун | Древесина – сосна | ||
| Показатели | вдоль волокон | поперек волокон | ||
| Площадь сечения, F0 , м2 | ||||
| Нагрузка, соответствующая текучести Рт, кН | ||||
| Нагрузка, соответствующая прочности Pmax, кН | ||||
| Предел текучести sт, Па | ||||
| Предел прочности sв, Па |
6. Заправить диаграммный аппарат машины рулоном бумаги. Правила заправки бумаги изложены в предыдущей лабораторной работе. Проверить работу диаграммного аппарата, провернув барабан вхолостую, и получить начало нулевой линии. Закрепив бумагу, включить сцепление барабана.
7. Испытание образца из стали.
7.1. Установить по центру нижней плиты реверсного устройства цилиндрический образец из стали.
7.2. Включить электродвигатель, установив переключателем «прямой ход». Переключатель электродвигателя можно устанавливать в одно из трех положений: прямой ход, стоп и обратный ход. Рычагом редуктора установить пониженную передачу (2 мм/мин) и наблюдать за процессом сжатия образца с соблюдением мер безопасности.
7.3. В процессе эксперимента зафиксировать по шкале силоизмерительного устройства и записать в таблицу 2.2 нагрузку (РТ ,Н), вызывающую текучесть материала, когда указатель по шкале силоизмерительного устройства не движется или колеблется. Это основная характеристика сжатия пластичных материалов, так как понятие предела прочности для таких материалов не имеет смысла. Максимальная нагрузка определяется возможностями испытательной машины, исчерпав которые приходится прекращать испытания.
7.4. При нагрузке порядка 80…83 кН, близкой к предельной для испытательной машины, выключить электродвигатель. Зафиксировать по шкале силоизмерительного устройства максимальную нагрузку Рmax, значение которой записать в таблицу 2.2.
7.5. Произвести разгрузку образца. Переключатель электродвигателя установить на «обратный ход» и разгрузить образец. Выключить электродвигатель.
7.6. Вынуть из реверсного устройства машины обе части образца и зарисовать в таблицу 2.1 эскиз образца после испытания.
7.7. Записанную диаграмму сжатия образца снять с барабана и приступить к ее обработке. Обозначить на диаграмме характерные точки, используя рисунок 2.1а.
7.8. Выполнить в тетради рисунок диаграммы сжатия образца, приняв самостоятельно масштаб изображения. Указать на диаграмме все обозначения в соответствии с рисунком 2.1а.
7.9. Вычислить предел текучести материала (σт) при сжатии:
σт = Р т / F0 , (2.1)
где F0 – площадь поперечного сечения образца до испытания.
Результат записать в таблицу 2.2.
8. Испытание образца из чугуна.
8.1. Установить по центру нижней плиты реверсного устройства образец из чугуна.
8.2. Настроить и проверить работу диаграммного аппарата, провернув барабан вхолостую. Включить диаграммный аппарат.
8.3. Включить электродвигатель, установив переключателем «прямой ход». Рычагом редуктора установить пониженную передачу (2 мм/мин) и наблюдать за процессом сжатия образца с соблюдением мер безопасности.
8.4. При сжатии хрупких материалов площадка текучести не наблюдается и предел текучести не определяется. Испытание проводится до разрушения. По шкале силоизмерительного устройства зафиксировать максимальную нагрузку в момент разрушения образца. Выключить электродвигатель. Значение максимальной нагрузки Рmax записать в таблицу 2.2.
8.5. Произвести разгрузку образца. Переключатель электродвигателя установить на «обратный ход» и разгрузить образец. Выключить электродвигатель.
8.6. Вынуть из реверсного устройства машины части образца и зарисовать в таблицу 2.1 эскиз образца после испытания.
8.7. Записанную диаграмму сжатия образца снять с барабана. Указать на диаграмме обозначения в соответствии с рисунком 2.2а.
8.8. Выполнить в тетради рисунок диаграммы сжатия образца чугуна, приняв самостоятельно масштаб изображения.
8.9. Вычислить предел прочности чугуна при сжатии:
σв = Рmax / F0 , (2.2)
где F0 – площадь поперечного сечения образца до испытания.
Результат записать в таблицу 2.2.
9. Испытание образцов из дерева.
9.1. Испытание образцов из дерева при сжатии вдоль волокон.
9.1.1. Проверить и настроить работу диаграммного аппарата машины.
9.1.2. Установить по центру нижней плиты реверсного устройства образец из дерева, проверив направление волокон образца.
9.1.3. Включить электродвигатель, установив переключателем «прямой ход». Рычагом редуктора установить пониженную передачу (2 мм/мин) и наблюдать за процессом сжатия образца с соблюдением мер безопасности.
9.1.4. Разрушение образца дерева происходит обычно при небольших деформациях. Зафиксировать по шкале силоизмерительного устройства максимальную нагрузку в момент разрушения образца. Выключить электродвигатель. Значение максимальной нагрузки Рmax записать в таблицу 2.2.
9.1.5. Произвести разгрузку образца. Переключатель электродвигателя установить на «обратный ход» и разгрузить образец после разрушения. Выключить электродвигатель.
9.1.6. Вынуть из реверсного устройства машины части образца и зарисовать в таблицу 2.1 эскиз образца после испытания.
9.1.7. Записанную диаграмму сжатия образца снять с барабана. Указать на диаграмме обозначения в соответствии с рисунком 2.3а.
9.1.8. Выполнить в тетради рисунок диаграммы сжатия образца дерева вдоль волокон, приняв самостоятельно масштаб изображения.
9.1.9. Вычислить предел прочности при сжатии образца из дерева вдоль волокон:
σв = Рmax / F0 , (2.3)
где F0 – площадь поперечного сечения образца до испытания.
Результат записать в таблицу 2.2.
9.2. Испытание образцов из дерева при сжатии поперек волокон.
9.2.1. Проверить и настроить работу диаграммного аппарата машины.
9.2.2. Установить по центру нижней плиты реверсного устройства образец из дерева, проверив направление волокон образца. Подготовить штангенциркуль, на котором зафиксировать размер, равный 2/3первоначальной высоты образца.
9.2.3. Включить электродвигатель, установив переключателем «прямой ход». Рычагом редуктора установить пониженную передачу (2 мм/мин) и наблюдать за процессом сжатия образца с соблюдением мер безопасности.
9.2.4. Нагрузка при испытании сначала возрастает пропорционально деформации образца. Далее возрастание нагрузки замедляется и образец, не разрушаясь, интенсивно деформируется (древесина спрессовывается). В результате этого значение нагрузки начинает быстро увеличиваться, поэтому во избежание поломки машины, нужно выключить электродвигатель. Разрушающей нагрузкой условно считают значение нагрузки, при которой образец сжимается на одну треть первоначальной высоты.
Практически необходимо выполнить следующие действия:
- с помощью подготовленного штангенциркуля, на котором установлен размер, равный 2/3первоначальной высоты образца, визуально контролировать просвет между плитами реверсного устройства;
- при достижении заданного размера между плитами реверсного устройства зафиксировать по шкале силоизмерительного устройства максимальную нагрузку и выключить электродвигатель;
- значение максимальной нагрузки Рmax записать в таблицу 2.2.
9.2.5. Произвести разгрузку образца. Переключатель электродвигателя установить на «обратный ход» и разгрузить образец после разрушения. Выключить электродвигатель.
9.2.6. Вынуть из реверсного устройства машины части образца и зарисовать в таблицу 2.1 эскиз образца после испытания.
9.2.7. Записанную диаграмму сжатия образца снять с барабана. Указать на диаграмме обозначения в соответствии с рисунком 2.3а.
9.2.8. Выполнить в тетради рисунок диаграммы сжатия образца дерева поперек волокон, совместив на рисунке начала диаграмм сжатия образцов дерева вдоль и поперек волокон. Обратить внимание и записать, что прямолинейные начальные участки диаграмм имеют различные углы наклона к оси абсцисс. Это указывает на различные модули продольной упругости при сжатии образцов дерева вдоль и поперек волокон.
9.2.9. Вычислить предел прочности при сжатии образца из дерева поперек волокон:
σв = Рmax / F0 , (2.4)
где F0 – площадь поперечного сечения образца до испытания.
Результат записать в таблицу 2.2.
10. Записать контрольные вопросы и ответы на вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Какие характерные участки можно выделить на диаграмме сжатия пластичного материала?
2. Вычислить предел пропорциональности по результату испытания на сжатие образца из стали.
3. В чем отличие первоначальных участков диаграмм сжатия чугуна и стали?
4. Для каких материалов не определяется предел прочности при сжатии?
5. Как располагаются трещины, по которой разрушился образец из чугуна? Какие напряжения действуют на этой площадке?
6. Рассчитайте во сколько раз предел прочности при сжатии образцов дерева вдоль волокон больше, чем при сжатии поперек волокон.
7. Опишите различие в характере разрушения образцов дерева вдоль и поперек волокон.
Литература:
1. Сопротивление материалов. Лабораторный практикум: Учебное пособие для вузов / А. С. Вольмир, Ю. П. Григорьев, В. А. Марьин, А. И. Станкевич. — 2-е изд., испр. — М.: Дрофа, 2004. —157…160.