Краткие теоретические сведения. Кафедра теоретической механики и инженерной графики
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
Имени К.Г.Разумовского
Кафедра теоретической механики и инженерной графики
Балакин Ю.А.
МЕХАНИКА
Лабораторный практикум для студентов специальностей 260201,260202,260203,260204,260401,260504,260302, 260501 заочной сокращенной формы обучения
Москва 2011
УДК - 539.31.6
© Балакин Ю.А. Механика. Лабораторный практикум для студентов специальностей 260201,260202,260203,260204,260401,260504,260302, 260501 заочной сокращенной формы обучения. М.: МГУТУ, 2011.
В лабораторный практикум по дисциплине «Механика» для студентов специальностей 260201,260202,260203,260204,260401,260504,260302, 260501 включены работы, связанные с изучением основных разделов курса. Для каждой работы представлены краткие теоретические сведения, контрольные вопросы к выполнению работы, сформулированы задачи и порядок их выполнения, рекомендации по оформлению отчета, вопросы зачетного контроля.
Выполнение работ предусматривается на типовых учебных установках, выпускаемых для ВУЗов. Объем работ ограничен исходя из объема часов, предусмотренных учебным графиком.
Авторы: Балакин Ю.А.
Рецензент: заведующий кафедрой теоретической механики и инженерной графики МГУТУ, профессор, доктор технических наук Харитонов А.О.
Редактор: Коновалова Л.Ф.
© Московский государственный университет технологий и управления, 2011
109004, Москва, Земляной вал, 73.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………4
Лабораторная работа №1………………………………………………….5
Лабораторная работа №2…………………………………………………12
Лабораторная работа №3…………………………………………………15
Лабораторная работа №4…………………………………………………19
Литература………………………………………………………………...26
Приложение……………………………………………………………….27
ВВЕДЕНИЕ
При изучении курса «Механика» особую роль играют лабораторные работы.
Целью лабораторных работ является:
- Овладение методами экспериментальных исследований по изучению механических характеристик материалов, изучение испытательной оснастки, измерительных приборов.
- Проверка адекватности расчетных моделей по определению напряжений и деформаций, созданных на основе упрощающих допущений и гипотез и фактическими экспериментально измеренными величинами.
- Овладение методами экспериментального определения напряжений и деформаций для сложных элементов конструкций, когда определение этих величин теоретическим способом затруднено.
- Овладение методами обработки результатов эксперимента и их обобщение на основе полученных данных.
Успешные результаты лабораторных работ предопределяются умением обоснованно поставить эксперимент, обработать его результаты, сделать выводы.
Перед лабораторными работами студенты должны самостоятельно проработать необходимый теоретический материал и настоящее пособие.
Перед началом лабораторной работы производится проверка знаний студента по контрольным вопросам по теме лабораторной работы (входной тестовый контроль знаний).
В помещении лаборатории производится инструктаж по техники безопасности.
По окончании лабораторной работы оформляется отчет по установленной форме, формулируется вывод на основе полученных результатов, отчет представляется преподавателю. После собеседования и ответа студента на вопросы выходного контроля знаний лабораторная работа считается зачтенной.
Лабораторная работа №1
Испытание образца на растяжение – 2 часа
Цель работы: изучение процесса растяжения образца из малоуглеродистой стали вплоть до его разрушения (разрыва), изучение диаграммы растяжения, определение механических характеристик.
Краткие теоретические сведения
Испытание при осевом статическом растяжении образца является наиболее распространенным способом механических испытаний материала, что объясняется следующими преимуществами.
При одноосном растяжении в образце возникает однородное напряженное состояние. Во всех точках поперечного сечения рабочей части образца напряжения одинаковы и независимо от того, деформируется образец упруго или пластически, вычисляются по одной и той же формуле:
,
где 
– осевая сила, 
– площадь поперечного сечения образца.
Механические характеристики материалов, определяемые при испытании на растяжение, считаются основными.
Испытание на статическое растяжение производится путем плавного непрерывного возрастающего нагружения образца круглого или прямоугольного сечения на испытательной машине. При этом процесс деформирования развивается обычно в такой последовательности: упругая деформация, упруго-пластическая деформация и разрушение.
Упругими деформациями тела называются такие, которые исчезают после снятия нагрузки, пластическими или остаточными – деформации, остающиеся после снятия ее.
В зависимости от поведения при статическом растяжении в условиях нормальной температуры материалы делят на пластичные и хрупкие. Пластичные материалы разрушаются лишь после значительной остаточной деформации. Такое деление в известной мере условно, так как, во-первых, не существует резкой границы между пластичными и хрупкими материалами; во-вторых, пластические свойства материала изменяются в зависимости от ряда условий (температура, скорость нагружения, вид напряженного состояния и др.).
При проведении испытания на растяжение записывается диаграмма растяжения образца, график зависимости удлинения образца от нагрузки .
Различают два типа диаграмм (рис.1.1):
Рис. 1.1. Диаграммы растяжения образцов
а) Диаграмма растяжения пластичных материалов, имеющих резкий переход из упругой области деформирования в пластическую. На диаграмме этот переход отражается появлением «площадки» или «зуба» текучести. Такой тип диаграммы характерен лишь для некоторых металлических сплавов (малоуглеродистые стали, некоторые латуни, отожженные марганцовистые и алюминиевые бронзы). Для этих сплавов существует физический предел текучести.
б) Диаграмма растяжения пластичных материалов, имеющих плавный переход из упругой области деформации в пластическую, свойственна большинству чистых металлов и металлических сплавов. Для них можно определить лишь условный предел текучести по заданному допуску на остаточную деформацию ( 
).
в) Диаграмма растяжения хрупких материалов (серые и белые чугуны, закаленные и не отпущенные стали, литые алюминиевые и цинковые сплавы, а также многие неметаллы: камень, кирпич, бетон, некоторые пластмассы и др.). Диаграмма таких материалов весьма коротка в направлении удлиннений, что иллюстрирует их хрупкость (малую пластичность).
Диаграмма растяжения дает наглядное представление о свойствах образца при растяжении. По диаграмме можно определить следующие механические характеристики материалов: