Цель работы.
1. Ознакомление с испытательной машиной и методикой измерения деформаций с помощью тензорезисторов.
2. Экспериментальное определение модуля продольной упругости Е и предела упругости исследуемого материала (стали).
Краткие теоретические сведения. Начальный участок диаграммырастяжения (сжатия) для большинства металлов является линейным
(рис. 2.4). Если нагружение производить одинаковыми ступенями (с одинаковым приращением силы D Р), приращения удлинений D l на каждой ступени будут одинаковыми, т. е. удлинения на этом участке пропорциональны приложенной силе. Способность материала сопротивляться деформированию в упругой области определяется модулем продольной упругости Е, который пропорционален тангенсу угла наклона a линейного участка к горизонтальной оси диаграммы P - D l, т. е. по закону Гука
| E = | D P × l | = tga | l | , | (2.7) | |
| D l × F | F | |||||
| где D Р – приращение нагрузки; F 0 | – начальная площадь поперечного |
сечения образца; l – база тензометра, измеряющего деформацию образца; D l –деформация образца на базе тензометра;очевидно,что отношение
l = const. F 0
Рис. 2.4. Начальный участок диаграммы
Выражение (2.7) можно переписать в виде
| E = | D P | × | l | = | D s | , | (2.8) | |||||||||
| F 0 | D l | D e прод | ||||||||||||||
| где | D s = | D P | – | приращение напряжений на | конкретной ступени | |||||||||||
| F 0 | ||||||||||||||||
| нагружения; | D e | прод | = D l – приращение относительного удлинения, в данной | |||||||||||||
| l | ||||||||||||||||
| работе определяется с помощью тензорезисторов. | ||||||||||||||||
| Более точным значение Е получится, если брать D e прод и D s не для | ||||||||||||||||
| одной какой-либо ступени нагружения, | а среднее значение D eпрод , ср и D s ср | |||||||||||||||
| для нескольких ступеней нагружения на линейном участке диаграммы. | ||||||||||||||||
| При | достижении | нагрузкой | предела | пропорциональности, | ||||||||||||
| определяемого силой РПЦ | (точка А, см. рис. 2.4), диаграмма отклоняется от |
линейного участка, но деформации остаются упругими. Остаточные деформации появляются, если напряжения в образце превысят предел упругости материала, которому соответствует нагрузка РУ (точка В,
см. рис. 2.4).
По ГОСТ 1497–84 пределом упругости s 0,05 называется напряжение,
при котором остаточное удлинение достигает 0,05 % от базы тензометра, измеряющего удлинение образца.
Если из точки В, соответствующей нагрузке предела упругости, провести прямую ВО 1, параллельную линейному участку ОА, получится на горизонтальной оси остаточное удлинение – отрезок ОО = 0,05 % от l, здесь l – база тензометра. Таким образом, определив положение точки В на диаграмме и соответствующую ей силу РУ, можно вычислить предел
упругости материала:
| s | = | РУ | ||||
| 0,05 | F. | (2.9) | ||||
| Для приближенного определения силы РУ | используется указанный |
графический метод, если имеется диаграмма растяжения (сжатия) материала в достаточно большом масштабе. Более точное определение значения РУ можно получить путем постепенного ступенчатого
нагружения. Этот метод описан ниже.
