ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ ПЛАСТИЧНЫХ И ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы.

1. Определить механические характеристики материалов: для пластич­ных – предел пропорциональности, для хрупких – временное сопротив­ление.

2. Сравнить поведение пластичных и хрупких материалов при испытании на сжатие.

Испытания на сжатие распространены гораздо меньше, чем испытания на растяжение. Как правило, испытанию на сжатие подвергают такие мате­риалы, как дерево, чугун, бетон и некоторые другие хрупкие материалы, которые лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению и применяются для изготовления элементов конструкций, работающих на сжатие.

Рассмотрим особенности поведения пластичных и хрупких материа­лов при испытаниях на сжатие.

Для испытаний на сжатие применяют образцы либо цилиндрической формы, либо в форме кубика. При испытании металлов (сталь, бронза, дю­раль, чугун и др.) применяются образцы цилиндрической формы, причем во избежание искривления высота h цилиндрического образца не долж­на превышать двух-трех диаметров d.

Образцы в форме кубика применяются при испытании бетона, камня, дерева и т.д.

1. Сжатие пластичных материалов.

На рис.5 приведена диаграмма сжатия образца из малоуглеродис­той стали. В начале диаграммы так же, как при растяжении, имеется прямолинейный участок OА, выражающий пропорциональную зависимость между нагрузкой и деформацией (закон Гука). Точка А диаграммы со­ответствует пределу пропорциональности при сжатии

(10)

где – начальная площадь поперечного сечения образца.

После перехода через предел пропорциональности наблюдается бо­лее быстрый рост деформаций, причем от точки В диаграммы деформации растут без увеличения нагрузки – материал течет. Точка В диаграммы соответствует пределу текучести

при сжатии

(11)

При нагрузке , соответствующей пределу текучести, образец получает заметные остаточные деформации, которые выражаются в его укорочении и увеличении поперечного сечения. Вследствие сил трения между торцами образца и опорными поверхностями испытательной маши­ны образец принимает бочкообразную форму (рис.6).

Для дальнейшей деформации образца необходимо увеличивать наг­рузку – кривая на диаграмме сжатия (рис.5) идет резко вверх. Обра­зец расплющивается в тонкий диск, не обнаруживая признаков разруше­ния. Поэтому временное сопротивление при сжатии пластичных ма­териалов не определяется.

При сжатии пластичных материалов так же имеет место явление наклепа.

У пластичных материалов пределы пропорциональности и пределы текучести при испытании на растяжение и сжатие практически одинаковы.

2.Сжатие хрупких материалов.

Хрупкие материалы при сжатии разрушаются при малых деформа­циях. Разрушение происходит внезапно с образованием трещин по нак­лонным или продольным плоскостям. Временное сопротивление при сжатии таких материалов как чугун, бетон и камень в два и более раз превы­шает временное сопротивление при растяжении.

Диаграмма сжатия чугуна (рис.7) не имеет прямолинейного уча­стка. Точка E диаграммы соответствует временному сопротивлению при сжатии

(12)

Разрушение чугунных образцов, а так же образцов из некоторых марок алюминиевых сплавов, происходит по плоскости (рис.8), наклонен­ной к оси образца на угол, близкий к 45° от действия максимальных ка­сательных напряжений.

Подготовка образцов к испытании

Измерить диаметр d и высоту h образцов. Вычислить началь­ную площадь поперечного сечения каждого образца.

Проведение испытания 1

1. Установить образец из пластичного материала С стали, бронзы и др.)

на нижнюю траверсу испытательной машины.

2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.

3. Плавно нагружать образец усилием (до 60 70кН).

4. Разгрузить образец.

5. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.

Обработка результатов испытания I

1. На диаграмме сжатия установить точку А (рис.5) в конце прямо­линейного участка.

2. Измерить ординату точки А в мм и умножить ее на масштаб диаграммы (1мм – 500Н). Полученное значение записать в журнал лабораторных ра­бот.

3. Вычислить предел пропорциональности при сжатии по формуле (10).

4. Сравнить с пределом пропорциональности при растяже­нии

(см. лаб.работу № 1).

5. В журнале лабораторных работ начертить диаграмму сжатия и выпол­нить эскиз образца до и после испытания.

Проведение испытания 2

1. Установить образец из хрупкого материала (чугуна, дюрали и др.) на нижнею траверсу испытательной машины.

2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.

3. Плавно нагружать образец усилием до разрушения.

4. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.

Обработка результатов испытания 2

1. На диаграмме сжатия установить точку Е (рис.7) в том месте, где диаграмма достигает максимума.

2. Измерить ординату точки Е в мм и умножить ее на масштаб диаг­раммы (1мм – 500Н). Полученное значение записать в журнал лабораторных ра­бот.

3. Вычислить временное сопротивление при сжатии по формуле (12).

4. В журнале лабораторных работ начертить диаграмму сжатия и выпол­нить эскиз образца до и после испытания.

РАБОТА №3

ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ ДЕРЕВА

Цель работы: определить временное сопротивление дерева при сжатии вдоль и поперек волокон.

Анизотропными называются материалы, свойства которых различны в различных направлениях. Примером анизотропного материала является дерево, свойства которого различны при испытании вдоль и поперек во­локон. Так, прочность дерева при сжатии вдоль волокон в 8 – 10 раз бо­льше, чем при сжатии поперек волокон [1].

Для испытания дерева на сжатие применяются образцы в форме ку­бика. На рис.9 приведены диаграммы сжатия дерева вдоль волокон (1) и поперек волокон (2). При сжатии вдоль волокон обра­зец претерпевает сравнительно небольшие остаточные деформации. Диаграмма сжатия не имеет прямо­линейного участка. После достиже­ния нагрузкой наибольшего значе­ния начинается разрушение с обмятием торцов и образованием поперечных складок. Нередко вме­сте с этим образуются и продоль­ные трещины.

При сжатии образца поперек волокон в начале диаграммы наблюдается наклонный прямолинейный учас­ток до нагрузки , соответствующей пределу пропорциональности. При дальнейшем испытании диаграмма идет почти параллельно горизонта­льной оси. Образец деформируется почти без увеличения нагрузки. Одна­ко разрушения образца не происходит: он лишь спрессовывается. Значите­льный рост деформаций позволяет считать, что сопротивление образца исчерпано.За разрушающую принимают такую нагрузку , при которой кубик сжимается на 1/3 своей первоначальной высоты [1].В дальней­шем за счет прессования сопротивление дерева возрастает, что приводит к увеличению нагрузки выше .

Подготовка образцов к испытанию

Измерить кубики. Вычислить площадь поперечного сечения каждого из них. Результаты записать в журнал лабораторных работ.

Проведение испытания 1

1. Установить образец на нижнюю траверсу испытательной машины таким образом, чтобы направление волокон совпадало с направлением сжима­ющей нагрузки.

2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.

3. Плавно нагружать образец усилием до разрушения.

4. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.

Обработка результатов испытания 1

1. На диаграмме сжатия установить точку Е в том месте, где диаграм­ма достигает максимума.

2. Измерить ординату точки Е в мм и умножить ее на масштаб диаг­раммы (1мм – 500Н). Полученное значение записать в журнал лабораторных работ.

3. Вычислить временное сопротивление при сжатии вдоль волокон по формуле (5).

Проведение испытания 2

1. Установить образец на нижнюю траверсу испытательной машины таким образом, чтобы направление волокон было перпендикулярно направле­нию сжимающей нагрузки.

2. В записывающее устройство установить лист миллиметровой бумаги.

3. Плавно нагружать образец усилием до тех пор, пока его высота не уменьшится на 1/3.

4. Разгрузить образец.

5. Из записывающего устройства извлечь диаграмму сжатия.

Обработка результатов испытания 2

1. По шкале силоизмерительного устройства испытательной машины опре­делить .

2. Вычислить временное сопротивление при сжатии поперек волокон по формуле (5).

3. Вычислить отношение временного сопротивления при сжатии вдоль во­локон к временному сопротивлению при сжатии поперек волокон.

РАБОТА №4

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: