Курсовые и лабораторные по сопромату Подвижный шарнир Балочные системы Пространственная система сил Основные понятия кинематики Растяжение и сжатие Деформации при кручении Сопротивление усталости

Курсовые и лабораторные по сопромату, теоретической механике, машиностроительному черчению

Лабораторная работа

Испытание на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Цель испытания:

1. Получить диаграмму растяжения и исследовать процесс растяжения образца из малоуглеродистой стали вплоть до его разрушения.

2, Экспериментально подтвердить справедливость закона Гука при растяжении и определить значение модуля упругости Е.

3. Определить  механические характеристики материала образца (предел пропорциональности σ пр., предел упругости σ упр., предел текучести σ тек., временное сопротивление (предел прочности) σ проч., истинное напряжение в месте разрыва образца σ разр.ист., условное напряжение в момент разрыва σ разр.усл.., относительное остаточное удлинения ε и относительного остаточного сужения площади поперечного сечения Ψ (в %).

4. Определить марку стали, пользуясь справочной таблицей.

Машины и материалы:

Испытательная разрывная машина ГМС - 50, тензометр, штангенциркуль, образец из низкоуглеродистой стали.

Схема ГМС-50:

1-рабочий цилиндр, 2-поршень, 3- тяги, связанные с верхним захватом образца 4, 5- неподвижная станина, соединенная с нижним захватом образца. 6 - измерительный цилиндр, 7- маятник, 9 стрелочный механизм, ПК, дисплей.

Схемы  образца:

До разрыва: После разрыва:

Схема крепления рычажного тензометра на образце:


Таблица наблюдений:

Размеры образца

"До разрыва"

"После"

Разность, ∆

"До" - "После"

вдали от шейки

в шейке

вдали от шейки

в шейке

Расчетная длина, см

l = 20

l к =

∆ l =

Диаметр, см

d =2

d1=

dш=

Площадь поперечного сечения, см2

А =

А1

Аш =

Результаты испытания:

Данные размеров образца до опыта и после опыта заносим в базу данных Программы испытания образцов. По полученным с помощью ПЭВМ диаграмме растяжения образца - зависимости F-∆ l (Рис.1.) и диаграмме напряжений (σ - ε ) ( (Рис.2) определяем механические и пластические характеристики материала.

Рис.1.Диаграмма растяжения Рис.2.Диаграмма напряжений 

– предел пропорциональности σпц = F пц /A=

– предел упругости σу = Fy /A=

– предел пропорциональности при повторной

  нагрузке (наклеп) σy" = Fпц А" /A=

– предел текучести σт = F т /A=

– временное сопротивление растяжению

 (предел прочности при растяжении) σ проч = F проч /A=

– истинное напряжение в момент разрыва

 (Aш – площадь поперечного сечения шейки) σ разр. ист = F pазр /A ш=

– условное напряжение в момент разрыва 

 (не учитывается диаметр шейки!!!) σ разр. усл = F pазр /A=

–абсолютное остаточное удлинение образца Δl = l кон - l нач=

– относительное остаточное удлинение образца ε = 100Δl / l % =

– абсолютное остаточное сужение площади

поперечного сечения ΔА = А – Аш =

– относительное остаточное сужение площади

 поперечного сечения Ψ = 100ΔА /А %.=

Определение модуля упругости материала Е - модуля Юнга:

Б=S - база тензометра равна  2см.

Цена деления тензометра: 1 деление = 10-3 мм

Нагрузка

F, кг

Приращение нагрузки,ΔF, кг

Приращение длины ΔS, дел

ΔS,

см

2000

0

-

-

4000

2000

6000

2000

8000

2000

Среднее упругое удлинение образца при нагрузке ΔF:

  ΔSср = ............ (см) 

Модуль упругости

 Е = σ / ε = = ............. (кг/см2, МПа)

Сравнивая полученные механические характеристики образца с табличными данными в учебнике и в Таблице 1, определяем марку стали образца: 

 Материал образца - ....

Материал

 Характеристика

Е, ГПа

, МПа

в, МПа

, %

, %

Сталь Ст.3

200

240/240

450/-

26

50

Сталь 15

200

210/210

350/-

28

55

Сталь 45

200

340/340

610/-

24

45

Сталь ЗОХГСА

200

950/950

1200/-

13

50

Чугун СЧ15-32

150

-

150/640

0,6

-

Медь прутковая

110

250/250

320/-

15

45

Дюралюмин Д16

75

240/240

420/-

18

-

Дельта-древесина

20

-

250/160

-

-

Текстолит

30

75/115

127/168

1,5

-

Примечание. В знаменателе указана соответствующая характеристика при сжатии.

Расчет на прочность. Подбор сечения.

Из эпюры Эτ d3 видно, что опасными являются сечения на участке АВ, где дей-ствует наибольшее напряжение

Условие прочности при кручении имеет вид:

  где [τ] – допускаемое касательное напряжение.

Примем для материала Д16 [τ] = 0,5 [σ] = 0,5∙ 225,6 = 112,8 МПа.

 17

Тогда условие прочности примет вид:

.

Из условия прочности находим оптимальное значение диаметра:

Полученное значение диаметра округляем и принимаем (из ряда Ra 40 по ГОСТ 6636-86) d = 100 мм.

Определим напряжения, действующие в сечениях при выбранном значении d.

 

Участок АВ:

Участок ВС:

Участок CD:

По полученным данным строим эпюру действующих на валу касательных напряжений Эτ (рис 2.2).


Общие сведения о подшибниках качения