Файл: Лабораторная работа По дисциплине Сопротивление материалов.pdf

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования
ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт заочно-вечернего обучения
Кафедра общеобразовательных дисциплин
Лабораторная работа
По дисциплине
Сопротивление материалов
Выполнил:
студент группы НДДбз 18-1
Бородин В. Д.
Проверил преподаватель:
Дружинина Т.Я
Иркутск 2021

Лабораторная работа №1
ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ
Цель работы:
Изучение методики и оборудования для механических испытаний материалов на растяжение: испытание стального образца до разрушения с получением диаграммы растяжения, определение механических характеристик стали.
Материалы и оборудование:
Стальной десятикратный образец
Оборудование КСИМ-40
Методика эксперимента:
Испытание образцов материалов, выполняемые для определения характеристик прочности и пластичности материалов, называются механическими испытаниями. Одним из основных видов механических испытаний является испытание на растяжение. К
преимуществам такого испытания относится сравнительная простота эксперимента и возможность получения растяжения в чистом виде. В
нашем случае используется цилиндрический десятикратный образец:
В процессе испытания образца диаграммный аппарат КСИМ-40
автоматически вычерчивает график в определенном масштабе.
Границы начальной расчётной длины отмечают рисками, с помощь которых после разрыва образца определяются его остаточные удлинения
Претерпев состояния текучести, материал снова приобретает способность сопротивляться растяжению, и диаграмма поднимается вверх.
Точка Е диаграммы соответствует наибольшему условному напряжению, называемому пределом прочности, или временным сопротивлением осевому растяжению.
При достижении материалом временного сопротивления на образце появляется резкое местное сужение, так называемая шейка.
Работа

№
п/
п
Исходные данные и расчетные
величины
Измерения и вычисления
1 Эскиз образца до опыта
2 Эскиз образца после опыта
3 Начальный диаметр d0, мм
6,3 4 Начальная расчетная длина ℓ0, мм
63 5 Конечная расчетная длина ℓ1, мм
81,5 6 Абсолютное удлинение ∆ℓ, мм
18,5 7 Диаметр шейки d
1
, мм
3,5 8 Начальная площадь А
0
, мм2 31,157 9 Площадь сечения в шейке А
1
, мм2 9,616 10 Усилие F
пц
, кН
9,2 11 Усилие F
упр
, кН
10,5 12 Усилие F
т
, кН
10,7 13 Усилие F
max
, кН
16 14
Предел пропорциональности σ
пц
, МПа
295 15 Предел упругости σ
уп
, МПа
337 16 Предел текучести σ
т
, МПа
343 17 Предел прочности σ
пч
, МПа
513 18
Относительное удлинение при разрыве δ
10
, %
29 19 Относительное сужение Ψ, %
69 20 Марка стали
Ст3 21 Характер разрушения образца
Отрыв по поперечному сечению с образованием шейки
Расчеты
A0 = π*d02/4 = 3.14*6.32/4 = 31.157 мм2
A1 = π*d12/4 = 3.14*3.52/4 = 9.616 мм2
σpr = Fpr/ A0 = 9200/31.157*10-6 = 295 МПа
σe = Fe/ A0 = 10500/31.157*10-6 = 337 МПа
σy = Fy/ A0 = 10700/31.157*10-6 = 343 МПа
σu = Fu/ A0 = 16000/31.157*10-6 = 513 МПа
δ = Δl/l0*100% = 18.5/63*100% = 29%
ψ = (A0 – A)/A0*100% = (31.157 - 9.616)/31.157*100% = 69%

Характер разрушения на 1-й половине образца образовалось
“юбочка” место вокруг неё стало матового цвета, на 2-й половине коническое сужение и также место вокруг неё стало матового цвета.
Вывод: Процесс разрушения начинается в малой области,
расположенной на оси образца в плоскости шейки. Отсюда во все стороны распространяются круговой формы трещины. Данный образец разрушился при усилии по графику 15,8 кН.
Низкоуглеродистая сталь.
Контрольные вопросы
1. Цель работы.
1) изучение поведения стального образца при растяжении до разрушения;
2) получение диаграммы растяжения и установление основных,
механических характеристик прочности и пластичности.
2. Что называется диаграммой растяжения образца?
Это график, показывающий функциональную зависимость между нагрузкой и деформацией при статическом растяжении образца до его разрыва.
3. Что называется диаграммой растяжения материала?
Это график, показывающий функциональную зависимость между нагрузкой и деформацией при статическом растяжении образца до его разрыва. Эта диаграмма вычерчивается автоматически на разрывной машине специальным приспособлением.
4. Что называется пределом пропорциональности?
Механический параметр в сопротивлении материалов и теории упругости. Пределом пропорциональности называется максимальное механическое напряжение, при котором выполняется закон Гука, то есть деформация тела прямо пропорциональна приложенной силе.
Кроме того, пределом пропорциональности называется напряжение,
при котором отступление от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла наклона,
образованный касательной к кривой нагружения в координатах
«нагрузка-удлинение» в точке предела пропорциональности и осью напряжения, увеличивается на 50 % от своего первоначального значения на упругом участке.
5. Что называется пределом упругости?
Это свойство вещества, максимальное напряжение нагрузки, после снятия, которой не возникает остаточных (пластических) деформаций.
Применяется в теории упругости, сопротивлении материалов. В ДСТУ
2825-94 назван границей упругости.
6. Что называется пределом текучести?
Механическая характеристика материала, характеризующая напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки. С помощью этого параметра рассчитываются допустимые напряжения для пластичных материалов.

7. Что называется пределом прочности?
Механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала. Иначе говоря, это пороговая величина, превышая которую механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Следует различать статический и динамический пределы прочности. Также различают пределы прочности на сжатие и растяжение.
8. Что называется условным пределом текучести? Его обозначение?
Пределом текучести называют механическую характеристику материала, характеризующую напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки. Обозначение σт
Единица измерения – Паскаль [Па] либо кратные [МПа].
9. Что называется шейкой образца? Покажите на диаграмме напряжений точку,соответствующую началу ее образования.
Участок сосредоточивания деформации при растяжении с выраженным локальным уменьшением его диаметра или ширины.
10.Назовите деформационные характеристики. Какие свойства они характеризуют и для какой цели определяются?
Упругость — это способность материала после деформирования под воздействием каких-либо нагрузок принимать после снятия их первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, называется пределом упругости. К упругим материалам относят резину, сталь, древесину.
Пластичность — свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. К
пластичным материалам относят битум, глиняное тесто и др.
Хрупкость — свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластичной деформации.
Хрупкие материалы: кирпич, природные камни, бетон, стекло и т. д.
Ползучесть - медленная непрерывная пластичность. Деформация тела под воздействием постоянной нагрузки или механической.
11.Что значит – десятикратный образец?
Для цилиндрических образцов выдерживают определенное соотношение между расчетной длиной образца l0 и диаметром образца d0..Обычно l0 = 10 d0 (длинный образец);
12.Перечислить механические характеристики материала.
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость,
пластичность, хрупкость и др. Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил.
13.Для какой цели определяются механические характеристики?
Механические свойства стали во многом определяют то, в каких сферах она применяется. Именно поэтому мы можем отнести их к наиболее важным. Такие качества, как высокая прочность и способность значительно изменять форму, дают возможность применять металл

практически везде
14.Что называется расчетной частью образца?
Диаметр образца после разрыва dk – минимальный диаметр рабочей части цилиндрического образца после разрыва.