Определение характеристик упругих свойств материалов

Цель работы.

1. Ознакомление с испытательной машиной и методикой измерения деформаций с помощью тензорезисторов.

2. Экспериментальное определение модуля продольной упругости Е и предела упругости исследуемого материала (стали).

Краткие теоретические сведения.Начальный участок диаграммырастяжения (сжатия) для большинства металлов является линейным

(рис. 2.4). Если нагружение производить одинаковыми ступенями (с одинаковым приращением силы DР ), приращения удлинений Dl на каждой ступени будут одинаковыми, т. е. удлинения на этом участке пропорциональны приложенной силе. Способность материала сопротивляться деформированию в упругой области определяется модулем продольной упругости Е, который пропорционален тангенсу угла наклона a линейного участка к горизонтальной оси диаграммы P - Dl , т. е. по закону Гука

E =	DP ×l	= tga	l	,	(2.7)
Dl × F	F
где DР – приращение нагрузки; F0	– начальная площадь поперечного

сечения образца; l – база тензометра, измеряющего деформацию образца; Dl –деформация образца на базе тензометра;очевидно,что отношение

^l = const . ^F0

Рис. 2.4. Начальный участок диаграммы

Выражение (2.7) можно переписать в виде

E =

DP

×

l

=

Ds

,

(2.8)

F0

Dl

Deпрод

где

Ds =

DP

–

приращение напряжений на

конкретной ступени

F0

нагружения;

De

прод

= Dl – приращение относительного удлинения, в данной

l

работе определяется с помощью тензорезисторов.

Более точным значение Е получится, если брать De прод и Ds не для

одной какой-либо ступени нагружения,

а среднее значение Deпрод,ср и Ds ср

для нескольких ступеней нагружения на линейном участке диаграммы.

При

достижении

нагрузкой

предела

пропорциональности,

определяемого силой РПЦ

(точка А, см. рис. 2.4), диаграмма отклоняется от

линейного участка, но деформации остаются упругими. Остаточные деформации появляются, если напряжения в образце превысят предел упругости материала, которому соответствует нагрузка Р_У (точка В,

см. рис. 2.4).

По ГОСТ 1497–84 пределом упругости s_0,05 называется напряжение,

при котором остаточное удлинение достигает 0,05 % от базы тензометра, измеряющего удлинение образца.

Если из точки В, соответствующей нагрузке предела упругости, провести прямую ВО₁, параллельную линейному участку ОА, получится на горизонтальной оси остаточное удлинение – отрезок ОО = 0,05 % от l, здесь l – база тензометра. Таким образом, определив положение точки В на диаграмме и соответствующую ей силу Р_У , можно вычислить предел

упругости материала:

s		=	РУ
0,05	F .	(2.9)
Для приближенного определения силы РУ	используется указанный

графический метод, если имеется диаграмма растяжения (сжатия) материала в достаточно большом масштабе. Более точное определение значения Р_У можно получить путем постепенного ступенчатого

нагружения. Этот метод описан ниже.