Теоретические основы испытания материалов на растяжение

Государственное образовательное учреждение высшего проф образования

«КАЗАНСКИЙ Муниципальный ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра МВТКМ

Лабораторная работа №3

по курсу

«Материаловедение».

Тема:

Испытание материалов на растяжение

Выполнил студент

группы ЭО 1-11 ИТЭ

Еремеева Чулпан

Проверил: Шибаев А. Е.

Казань 2012

Цель работы

Изучить методику проведения испытаний на растяжение для определения механических параметров разных материалов.

Рабочее задание

Провести тесты на растяжение разных материалов и найти Теоретические основы испытания материалов на растяжение характеристики прочности и пластичности.

Оборудование и материалы

Виртуальный лабораторный комплекс, испытательная машина УММ-5, штангенциркуль, эталоны разных железных материалов.

Проведение тесты

Последовательность действий последующая:

1. Взять эталон со стола (рис. 1);

2. Установить эталон меж кулачками (рис. 2);

3. Включить УММ-5 (кнопка понизу «красная» - включить, «белая» - выключить);

4. Установить передачу (рис. 3);

5. Надавить кнопку «ВНИЗ». Эталон начнет растягиваться.

При растягивании шкала указывает Теоретические основы испытания материалов на растяжение данные (рис. 4). Управление пассивной стрелкой происходит от ручки в центре шкалы (вращая ручку, можно крутить стрелку). Во время работы из диаграммного аппарата «выезжает» лист с диаграммой (рис. 5).

6. Равномерно эталон посреди становится тоньше и длиннее за счет растяжения. В конце тесты эталон рвется;

7. Потом нужно выключить УММ–5 (кнопка Теоретические основы испытания материалов на растяжение «СТОП»), или машина выключится сама;

8. Вынуть эталон, и положить его на стол для замера (две половинки эталона ложатся друг к другу, образуя «целый» эталон). Застыл будет выполняться с помощью штангенциркуля (рис. 6);

9. Взять со стола штангенциркуль и указать на эталон. Одной губкой штангенциркуль встанет к месту замера на образчике Теоретические основы испытания материалов на растяжение, а вторую можно двигать, тем производя застыл в месте обрыва;

10. Снять динамограмму с УММ-5 и положить ее на стол. После того, как динамограмма оказалась на столе, имеется возможность растянуть ее на весь экран (щелчок на динамограмму растягивает ее на весь экран, повторный щелчок убирает ее назад на стол);

11. Сломанный Теоретические основы испытания материалов на растяжение эталон необходимо выбросить в урну;

12. Дальше нижний кулачок поднять (кнопка «ВВЕРХ») до положения, чтоб поместить новый эталон;

13. Пассивную стрелку (3) динамографа установить в нулевое положение.

Можно проводить последующие тесты.

Обработка результатов, их обобщение и выводы

Приобретенные результаты следует обрабатывать последующим образом:

1. Зарисовать исследуемые эталоны до и после механических испытаний, демонстрируя изменение соответственных Теоретические основы испытания материалов на растяжение характеристик надлежа-щими формулами;

2. Занести результаты испытаний на растяжение разных материалов с записью диаграммы растяжения в протокол (табл. 1);

3. Найти механические характеристики испытанных материалов и сопоставить их с табличными значениями.

Теоретические базы тесты материалов на растяжение

Действие силы вызывает деформацию твердого тела, и в нем появляются напряжения. Напряжение является удельной Теоретические основы испытания материалов на растяжение величиной и определяется как отношение силы, действующей на тело, к площади его сечения:

σ = F/A0, (Па, МПа),

где F – сила, A0 – площадь поперечного сечения эталона, м2 (рис. 7);
A0 = πd02/4, d0 – исходный поперечник эталона, м.

Напряжение в системе СИ выражается в Н/м2 либо МН/м2, т.е. МПа. На Теоретические основы испытания материалов на растяжение практике может быть применена размерность кгс/мм2, (1 кгс/мм2 =
= 9,81 МПа);1 кгс = 9,8 Дж; 1 кгс/см2= 0,1МПа; 1МПа = 1000000 Па;
1 Па = 1Н/м2; 1 МПа = 1Н/мм2 = 10 кгс/см2.

Деформацией в механике именуется процесс конфигурации обоюдного расположения каких-то точек твердого тела. Деформация может быть обратимой (упругой), исчезающей после снятия нагрузки, и необратимой – остающейся после Теоретические основы испытания материалов на растяжение снятия деформирующего усилия. Необратимую деформацию именуют пластической либо остаточной. При определенных критериях нагружения деформация может окончиться разрушением.

Процесс деформации под действием равномерно растущей нагрузки складывается из 3-х поочередно накладывающихся одна на другую стадий.

Рис. 7. Схема процесса деформации

Даже малозначительное усилие вызывает упругую деформацию, которая в чистом виде наблюдается Теоретические основы испытания материалов на растяжение только при нагрузках до точки А. Упругая деформация характеризуется прямо пропорциональной зависимостью от нагрузки и упругим изменениям межатомных расстояний. При нагрузках выше точки А в отдельных зернах металла, нацеленных более благоприятно относительно направления деформации, начинается пластическая деформация. Предстоящее повышение нагрузки вызывает и повышение упругой, и пластической деформации (участок АВ). При нагрузках Теоретические основы испытания материалов на растяжение точки В возрастание упругой деформации прекращается. Начинается процесс разрушения, который заканчивается в точке С.

Механические характеристики материалов: крепкость, твердость, пластичность, вязкость, упругость определяются при разных критериях нагружения и различных схемах приложения усилий. Обширно всераспространено испытание материалов на растяжение, по результатам которого можно найти а именно характеристики прочности и пластичности Теоретические основы испытания материалов на растяжение материала.

Характеристики прочности

Сопротивление малым пластическим деформациям охарактеризовывают предел пропорциональности, предел упругости и предел текучести.

Предел пропорциональности σпц – напряжение, до которого материал деформируется строго упруго, другими словами соблюдается закон Гука σ = Еε,где Е – модуль упругости (модуль Юнга. Это структурно нечувствительная величина).

σпц = Fпц/A0,

где Fпц – нагрузка, при Теоретические основы испытания материалов на растяжение пределе пропорциональности.

Предел упругости σу– наибольшее напряжение, до которого в материале не находится признаков пластической деформации;

σу = Fу/A0.

Физический предел текучести σт – это меньшее напряжение, при котором эталон деформируется без роста растягивающей нагрузки:

σт = FТ/A0.

Если на кривой деформации отсутствует верно выраженная площадка текучести (рис. 6.2,а), то определяют условный Теоретические основы испытания материалов на растяжение предел текучести.

Условный предел текучести σ0,2 – это напряжение, при котором остаточное удлинение (необратимая пластическая деформация) составляет 0,2% длины участка эталона на его рабочей части, удлинение которого принимается в расчет при определении обозначенной свойства.

Сопротивление значимым пластическим деформациям (для пластичных материалов) характеризуется пределом прочности.

Предел прочности (временное сопротивление) σв – это Теоретические основы испытания материалов на растяжение условное напряжение, соответственное большей нагрузке, предшествовавшей разрыву эталона:

σв = Fв/A0,

где Fв – нагрузка, соответственная точке В.

Характеристики пластичности

Относительное удлинение после разрыва δ – это отношение приращения расчетной длины эталона (lk– l0) после разрушения (рис. 6.) к исходной расчетной длине l0, выраженное в процентах:

Для определения длины расчетной части lk после разрыва части эталона плотно Теоретические основы испытания материалов на растяжение прикладывают друг к другу и определяют расстояние меж метками, которые ограничивали исходную расчета длину.

Рис. 10. Круглый эталон после тесты на растяжение

Относительное сужение ψ – это отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения в шее эталона (F0 – Fк) к исходной площади сечения F0, выраженное в процентах:

где F0 и Fk Теоретические основы испытания материалов на растяжение – площади поперечного сечения эталона до и после тесты соответственно.

Для проведения испытаний употребляются последующие эталоны (рис. 11):

Рис. 11. Эталоны для испытаний: а – круглый эталон; б – тонкий эталон;

L – общая длина; l – рабочая длина; l0 – исходная расчетная длина; d0– поперечник эталона до тесты; а – толщина; b – ширина; R – радиус скругления.

Диаграмма растяжения

Вид диаграммы Теоретические основы испытания материалов на растяжение растяжения находится в зависимости от природы материала и от его структурного состояния (рис. 12).

Рис. 12. Виды диаграмм растяжения разных материалов:

а – для большинства металлов в пластичном состоянии с постепенным переходом

из упругой области в пластическую (медь, бронза, легированные стали);

б – для неких металлов в пластичном состоянии со скачкообразным переходом

в Теоретические основы испытания материалов на растяжение пластическую область (малоуглеродистая сталь, некие отожженные бронзы);

в – для хрупких материалов (чугун, стекло, закаленная и неотпущенная сталь, силумин)

Разглядим стадии растяжения малоуглеродистой стали (рис. 12,б).

Сначала до точки А зависимость меж нагрузкой и удлинением изображается прямой линией, т.е. наблюдается ровная пропорцио-нальность меж удлинением и нагрузкой. Интенсивность возрастания нагрузки с Теоретические основы испытания материалов на растяжение ростом удлинения охарактеризовывает твердость материала.

Ордината точки А соответствует нагрузке при пределе пропорциональности Рпц. До максимума пропорциональности в образчике появляются только упругие деформации. При предстоящем растяжении эталона начинается приметное отклонение полосы от начального направления, приводящее в случае малоуглеродистой стали к возникновению на диаграмме горизонтального либо практически горизонтального Теоретические основы испытания материалов на растяжение участка. Это значит, что эталон удлиняется без приметного возрастания растягивающей нагрузки. Материал вроде бы течет, потому нагрузка Рт, соответственная горизонтальному участку (точка В), именуется нагрузкой при пределе текучести.

В период течения в образчике происходит пластическая деформация, увеличивается количество дислокации и других изъянов. В итоге этого металл упрочняется. Потому при предстоящем растяжении нагрузка Теоретические основы испытания материалов на растяжение вновь начинает возрастать и добивается значения Рмах, соответственного ординате очень удаленной точки С на кривой растяжения. При нагрузке Рмах деформация эталона локализуются, начинает создаваться шея – местное уменьшение сечения. Нагрузку Рмахназывают нагрузкой на пределе прочности, либо нагрузкой временного сопротивления. При нагрузке, соответственной точке К, происходит разрыв эталона.

Нагрузки Рпц, Рт Теоретические основы испытания материалов на растяжение, Рмах и т.п. являются чертами данного эталона. Характеристики же материала охарактеризовывают другими показателями.


teorii-elementarnogo-obrazovaniya-ig-pestalocci.html
teorii-formirovaniya-emocij.html
teorii-gosudarstvennih-finansov-zarubezhnih-i-rossijskih-ekonomistov.html