Испытания пластичных и хрупких металлов на растяжение

Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Марта 2013 в 20:54, лабораторная работа

Краткое описание

Цель работы: изучение методики испытаний на растяжение пластичных и хрупких материалов; определение характеристик прочности и пластичности углеродистой стали и серого чугуна при растяжении.
Механические испытания конструкционных материалов предназначены для экспериментального определения характеристик прочности, пластичность, упругости и многих других, которые необходимы для расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций.

Файлы: 1 файл

лаба№ 1.docx

— 31.35 Кб (Скачать)

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный  технический университет»

Имени М.Т. Калашникова

Факультет «Машиностроительный»

Кафедра «Сопротивление материалов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 1

Испытания пластичных и хрупких  металлов на растяжение.

Вариант 23

 

 

 

 

 

 

    Выполнил                                                                студент группы  Б 01-731-1

                                                                                        Чирков А.В.   

    Проверил                                                            Фёдорова Л.И.

                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск, 2012

Цель работы: изучение методики испытаний на растяжение пластичных и хрупких материалов; определение характеристик прочности и пластичности углеродистой стали и серого чугуна при растяжении.

Механические испытания  конструкционных материалов предназначены  для экспериментального определения  характеристик прочности, пластичность, упругости и многих других, которые  необходимы для расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов  конструкций. Механические испытания  проводятся также при контроле качества материалов на производстве, исследование влияния на механические свойства материалов химического состава и режимов  термической обработки, низких и  высоких температур, агрессивных  сред, длительности нагружения, вида напряженного состояния и других факторов. Испытания материалов на растяжения являются основным и наиболее распространенным методом изучения механических свойств, поскольку они сравнительно просто осуществимы, подробно разработаны и нормированы  (ГОСТ 1497-84), позволяют получать наиболее важные характеристики прочности, пластичности и упругости.

Постановка работы: На машине УГ-20 проведены испытания стального  и чугунного образцов на растяжение Р, кН: (∆l+δ ), mm, где δ – упругие деформации нагруженных частей испытательной машины. Указанны масштабы нагрузок   и деформаций    размеры образов до и после испытаний. Определить характеристики прочности и пластичности стали и чугуна при растяжении.

 

Испытание углеродистой стали  на растяжение.

  1. Пред испытанием измеряем диаметр d0=15,0 мм и длину l= 170 мм рабочей части образца. Вычисляем площадь сечения F0=πd02/4 = 177 мм2 = 177*10-6 м2. Затем на рабочей длине наносим штангенциркулем риски, определяющие расчетную длину l0 =10d0=150 мм образца. Образец устанавливается в захваты испытательной машины и проводится его растяжение вплоть до разрушения. После разрушения определяем характерные размеры образца: диаметр шейки dш=9,45 мм; расчетная длина после разрыва l0p=179,9 мм. Вычисляем площадь сечения Fш = πdш2/4=70,1 мм2 = 70,1*10-6 м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стальной образец при  растяжении разрушается после образования  шейки. В центре минимального сечения  шейки зарождается трещина, которая  затем развивается по конической поверхности примерно под углом 45о, где действует τmax , до окончательного разрушения образца.

 

  1. Записанную на машине УГ-20 кривую растяжения подвергаем обработке. Для этого проводим горизонтальную ось деформаций   (∆l+δ  ),соответствующую нулевой нагрузке. Затем из точки 0 пересечения прямолинейного участка кривой растяжения с осью       (∆l+δ ), проводим вертикальную ось нагрузок Р. Зная масштабы записи нагрузок р=1,29 кН/мм и деформаций l =0,47 кН/мм, наносим размерную сетку на диаграмму растяжения Р - (∆l+δ  ). Из диаграммы растяжения видно, что если образец подвергнуть упругопластичному деформированию, а затем разгрузить, то линии разгрузки и повторного нагружения примерно параллельны прямолинейному участку диаграммы растяжения ( закон упругой разгрузки).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Определяем нагрузку Рпц, соответствующую пределу пропорциональности. Для этого в соответствии с ГОСТ 1497-84 на прямолинейном участке диаграммы Р - (∆l+δ  ) проводим прямую МК, откладываем отрезок   KN=0,5MK, проводим прямую 0N и параллельно ей – касательную к кривой растяжения. Ордината точки hпц представляет собой в масштабе нагрузку Рпц=hпцμp= 47,5 мм *1,29 кН/мм = 61,27кН.
  2. Нагрузка Ру, соответствующая пределу упругости, определяется по допуску относительной остаточной деформации 0,05%. Это соответствует абсолютной остаточной деформации ∆l0,05=0,0005l = 0,0005*170= 0,085 мм. На оси деформации в масштабе откладываем∆l0,05,проводим прямую, параллельную линейному участку. Ордината hy точки пересечения прямой с кривой растяжения соответствует в масштабе нагрузок Ру=hуμp=52,5* 1.29 = 67,72 кН.
  3. Нагрузка РТ соответствующая физическому пределу текучести, определялся ординатой hT площадки текучести на диаграмме растяжения Рт=hтμp=57,5*1,29 = 74,17 кН.
  4. Нагрузка Рв, соответствующая пределу прочности, - это наибольшая нагрузка при разрыве образца: Рв=hвμp=95*1,29= 122,55 кН.
  5. Нагрузка Рк, соответствующая разрушению образца, равна: Рк=hкμp=89,0*1,29=114,81 кН.
  6. Наносим на диаграмму Р - (∆l+δ  ) полученные нагрузки.
  7. Определяем характеристики прочности стали при растяжении:

- предел пропорциональности (напряжение, превышение которого  ведет к нарушению линейной  зависимости между нагрузкой  Р и удлинением ∆l образца)

 .

- предел упругости (напряжение, которое соответствует относительной остаточной деформации 0,05%)

.

- физический предел текучести( напряжение, которое соответствует площадке текучести на диаграмме растяжения)

.

- предел прочности или  временное сопротивление (напряжение, которое соответствует наибольшей  нагрузке после разрушения образца)

.

- сопротивление отрыву  в шейке образца

.

Чем выше эти характеристики, тем материал прочнее.

  1. Находим характеристики пластичности при растяжении:

- относительное остаточное  удлинение после разрыва образца

 

 

- относительное остаточное  сужение в шейке после разрыва  образца 

 

Чем выше характеристики и *, тем материал пластичнее.

Испытание серого чугуна на растяжение

 

    1. Чугунный образец до испытаний аналогичен стальному( d0=15,0 мм; F0=πd02/4 = 177 мм2 = 177*10-6 м2 ; l0 =10d0=150 мм). Вид образца и его характерные размеры после разрыва:

d0p=14,9 мм;  l0p=151,0 мм;

Fр=πd2/4 = 174 мм2 = 174  10-6 м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чугунный образец при  растяжении разрушается по ослабленному пороками структуры сечению перпендикулярно  оси путем отрыва.

 

    1. Обработка диаграммы растяжения чугунного образца проводится аналогично рассмотренной для стального образца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. По диаграмме Р - (∆l+δ  )определяем нагрузку, соответствующую пределу прочности: Рвр=hврμp=68*0,365 = 24,82 кН
    2. Предел прочности серого чугуна при растяжении

.

    1. Характеристики пластичности серого чугуна при растяжении:

- относительное остаточное  удлинение после разрыва образца

 

 

- относительное остаточное  сужение после разрыва образца 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы:

    1. Изучена методика испытаний пластичных и хрупких материалов на растяжение.
    2. Определены характеристики прочности и пластичности углеродистой стали и серого чугуна при растяжении.

 


Информация о работе Испытания пластичных и хрупких металлов на растяжение