Образец, измерительные приборы и испытательная машина.
Испытание проводится на стандартном образце круглого поперечного сечения по ГОСТ 1497–84 (рис. 2.5). Для измерения деформаций используются тензорезисторы – 1, 2, наклеенные на рабочую часть образца – 3. Датчики наклеивают на противоположных сторонах, чтобы устранить влияние возможных перекосов образца в захватах испытательной машины.
Рис. 2.5. Образец на растяжение
Для измерения диаметра образца d0 используется микрометр с точностью деления 0,01 мм и определяется среднее арифметическое значение диаметра. Испытание проводят на испытательной машине
ZD 10/90.
Порядок выполнения лабораторной работы.Для сокращениявремени испытания и правильного назначения шага ступеней нагружения DР целесообразно установить ориентировочное значение нагрузки RУ.Этоможно сделать, предварительно испытав образец до разрушения со снятием диаграммы P - Dl или воспользовавшись справочными данными для материалов, близких по своим свойствам к испытываемому материалу.
Далее необходимо установить диапазон нагрузок для испытания
| образца на линейном участке диаграммы. Верхнее значение | нагрузки | |
| Р1=0,7РУ ,где | РУ –предполагаемое(ориентировочное) | значение |
| искомого предела | упругости. Нижняя нагрузка составляет Р0 | = 0,1РУ . |
Нагружение и разгрузку необходимо проводить не от нуля, а от Р0 , чтобы
исключить влияние зазоров в испытательной машине и в захватах образца, которые искажают начальный участок диаграммы (рис. 2.6).
| Интервал нагрузок Р1 - Р0 разбивается на | k =5-6 | равных ступеней, | |||
| таким образом | |||||
| DР = | Р1- Р0 | . | (2.10) | ||
| k | |||||
| Полученное значение DР округляется, | чтобы | облегчить отсчет | |||
| нагрузки по силоизмерителю машины. |
Рис. 2.6. Начальный участок реальной диаграммы
Образец, установленный в захватах испытательной машины и с
| подключенными тензорезисторами к тензостанции, | нагрузить силой Р0 и |
| снять начальные показания тензорезисторов ni,0 | ( i = 1, 2 ). Увеличив |
нагрузку на DР и выдержав образец под нагрузкой 5–10 с, зафиксировать показания тензорезисторов ( ni, p ). Нагружение проводится вплоть до
нагрузки P1 .
По достижении нагрузки P1 образец разгружается до уровня P0 и показания тензорезисторов сравниваются с начальными ( ni,0 ).
Незначительные отклонения показаний тензорезисторов являются несущественными, они обусловлены случайными причинами. Значительные отклонения свидетельствуют о наличии остаточных
деформаций, т. е. о том, что нагрузка P выбрана слишком большой. В
этом случае ее следует уменьшить и повторить эксперимент сначала. Данные по нагрузке и показаниям тензорезисторов заносятся в
соответствующие таблицы журнала испытаний. На этом заканчивается первый этап эксперимента.
На втором этапе нагрузить образец до нагрузки P и после выдержки
(5–10 с) продолжать нагружение, но уже с меньшим шагом:
| æ | ö | ||||||||||||||
| DР¢ = ç | - | ÷DР | (2.11) | ||||||||||||
| è | ø | ||||||||||||||
| и зафиксировать показания тензорезисторов ( | n¢ | ||||||||||||||
| i, p ). Затем образец | |||||||||||||||
| разгружается до силы P0 | и вычисляется остаточная деформация: | ||||||||||||||
| ¢ | ¢ | - n2,0) | |||||||||||||
| eост | = | (n1, p | - n1,0)+(n2, p | × K0, | (2.12) | ||||||||||
где K 0 – цена деления тензостанции.
Если остаточная деформация оказалась меньше установленного
значения 0,05 % ( 5 ×10-4 ), нагрузку на образец увеличивают на 2DP и процесс нагружение – разгрузка повторяют с фиксацией показаний тензорезисторов. Процесс нагружение – разгрузка повторятся до тех пор,
| пока остаточная деформация не превысит величины 0,05 % ( | 5 ×10-4 ). | |||
| Обработка результатов опыта.По результатам первого этапа | ||||
| лабораторной | работы | определяются | приращения | показаний |
тензорезисторов на каждом шаге нагружения. Приращение показаний для k-го шага будут равны
| (Dn | ) | =(n | ) | -(n | ) | , | k = 1, 2, 3,…, 6. | (2.13) |
| i | k | i, p | k | i,0 | k -1 |
| Далее определяется среднее приращение показаний тензорезисторов | |||||
| Dni,cp | = | å(Dni | )k | (2.14) | |
| k | |||||
и среднее значение относительной продольной деформации, соответствующее одному шагу нагружения:
| Deïðîä = | åDni,cp | × K | 0 . | (2.15) | |
| Зная площадь поперечного | сечения образца | F0 по формуле(2.8) |
определяется среднее значение модуля продольной упругости материала образца.
На втором этапе работы нагрузка, соответствующая пределу упругости, определяется в следующей последовательности: допустим, что
| при | нагрузке Р2 = Р1 + DР¢ остаточная | деформация | составила | |||||
| e | ост,2 | < 5 ×10-4 | , а на следующей ступени | нагружения | ¢ | = P1+2DP | ¢ | |
| P3 | ||||||||
| остаточная деформация стала eост,3 > 5 ×10-4 (см. | рис. 2.6), следовательно, |
| нагрузка РУ находится между значениями Р2 и Р3 | и ее можно найти путем | ||||||||
| линейной интерполяции: | |||||||||
| РУ = Р2 | + | 5 ×10-4 | - e | ост,2 | × DР¢. | (2.16) | |||
| e | ост,3 | - e | ост,2 | ||||||
После этого вычисляется предел упругости материала по формуле (2.9). Все расчеты приводятся в лабораторном журнале.
Контрольные вопросы
1. Вид начального участка диаграммы растяжения.
2. Закон, которому подчиняются деформации на упругом участке.
3. Понятие «предел упругости материала» и критерий, по которому он определяется.
4. Свойства материала, характеризующие модуль упругости.
5. Почему тензодатчики на образец наклеиваются попарно с двух сторон?
6. Выбор максимальной нагрузки для первого этапа испытаний. Последствия неудачного выбора ее значения.
7. Усреднение показания тензодатчиков на первом этапе испытаний.
Лабораторная работа № 3