Образец, измерительные приборы и испытательная машина.

 

Испытание проводится на стандартном образце круглого поперечного сечения по ГОСТ 1497–84 (рис. 2.5). Для измерения деформаций используются тензорезисторы – 1, 2, наклеенные на рабочую часть образца – 3. Датчики наклеивают на противоположных сторонах, чтобы устранить влияние возможных перекосов образца в захватах испытательной машины.

 

 

 

Рис. 2.5. Образец на растяжение

 

Для измерения диаметра образца d₀ используется микрометр с точностью деления 0,01 мм и определяется среднее арифметическое значение диаметра. Испытание проводят на испытательной машине

 

ZD 10/90.

 

Порядок выполнения лабораторной работы. Для сокращениявремени испытания и правильного назначения шага ступеней нагружения D Р целесообразно установить ориентировочное значение нагрузки R _У.Этоможно сделать, предварительно испытав образец до разрушения со снятием диаграммы P - D l или воспользовавшись справочными данными для материалов, близких по своим свойствам к испытываемому материалу.

 

Далее необходимо установить диапазон нагрузок для испытания

образца на линейном участке диаграммы. Верхнее значение	нагрузки
Р 1=0,7 РУ,где	РУ –предполагаемое(ориентировочное)	значение
искомого предела	упругости. Нижняя нагрузка составляет Р 0	= 0,1 РУ.

 

Нагружение и разгрузку необходимо проводить не от нуля, а от Р ₀, чтобы

 

исключить влияние зазоров в испытательной машине и в захватах образца, которые искажают начальный участок диаграммы (рис. 2.6).

 

Интервал нагрузок Р 1 - Р 0 разбивается на	k =5-6	равных ступеней,
таким образом
D Р =	Р 1- Р 0	.		(2.10)
	k
Полученное значение D Р округляется,	чтобы	облегчить отсчет
нагрузки по силоизмерителю машины.

 

 

 

Рис. 2.6. Начальный участок реальной диаграммы

 

Образец, установленный в захватах испытательной машины и с

 

подключенными тензорезисторами к тензостанции,	нагрузить силой Р 0 и
снять начальные показания тензорезисторов ni ,0	(i = 1, 2). Увеличив

 

нагрузку на D Р и выдержав образец под нагрузкой 5–10 с, зафиксировать показания тензорезисторов (n_{i , p}). Нагружение проводится вплоть до

нагрузки ^P ₁.

 

По достижении нагрузки P ₁ образец разгружается до уровня P ₀ и показания тензорезисторов сравниваются с начальными (n_{i ,0}).

 

Незначительные отклонения показаний тензорезисторов являются несущественными, они обусловлены случайными причинами. Значительные отклонения свидетельствуют о наличии остаточных

деформаций, т. е. о том, что нагрузка ^P выбрана слишком большой. В

 

этом случае ее следует уменьшить и повторить эксперимент сначала. Данные по нагрузке и показаниям тензорезисторов заносятся в

 

соответствующие таблицы журнала испытаний. На этом заканчивается первый этап эксперимента.

На втором этапе нагрузить образец до нагрузки ^P и после выдержки

 

(5–10 с) продолжать нагружение, но уже с меньшим шагом:

 

 

æ

ö

D Р ¢ = ç

-

÷D Р

(2.11)

è

ø

и зафиксировать показания тензорезисторов (

n ¢

i , p). Затем образец

разгружается до силы P 0

и вычисляется остаточная деформация:

¢

¢

- n 2,0)

eост

=

(n 1, p

- n 1,0)+(n 2, p

× K 0,

(2.12)

 

где K ₀ – цена деления тензостанции.

 

Если остаточная деформация оказалась меньше установленного

 

значения 0,05 % (5 ×10^-4), нагрузку на образец увеличивают на 2D P и процесс нагружение – разгрузка повторяют с фиксацией показаний тензорезисторов. Процесс нагружение – разгрузка повторятся до тех пор,

 

пока остаточная деформация не превысит величины 0,05 % (	5 ×10-4).
Обработка результатов опыта.По результатам первого этапа
лабораторной	работы	определяются	приращения	показаний

 

тензорезисторов на каждом шаге нагружения. Приращение показаний для k -го шага будут равны

(D n	)	=(n	)	-(n	)	,	k = 1, 2, 3,…, 6.	(2.13)
i	k	i, p	k	i,0	k -1

 

Далее определяется среднее приращение показаний тензорезисторов
D ni, cp	=	å(D ni	) k	(2.14)
k

 

и среднее значение относительной продольной деформации, соответствующее одному шагу нагружения:

D e ïðîä =	åD ni, cp	× K	0.	(2.15)
Зная площадь поперечного	сечения образца	F0 по формуле(2.8)

 

определяется среднее значение модуля продольной упругости материала образца.

 

На втором этапе работы нагрузка, соответствующая пределу упругости, определяется в следующей последовательности: допустим, что

 

при	нагрузке Р 2 = Р 1 + D Р ¢ остаточная	деформация		составила
e	ост,2	< 5 ×10-4	, а на следующей ступени	нагружения	¢	= P 1+2D P	¢
		P 3
остаточная деформация стала eост ,3 > 5 ×10-4 (см.	рис. 2.6), следовательно,

 

нагрузка РУ находится между значениями Р 2 и Р 3	и ее можно найти путем
линейной интерполяции:
РУ = Р 2	+	5 ×10-4	- e	ост,2	× D Р ¢.	(2.16)
e	ост,3	- e	ост,2

 

После этого вычисляется предел упругости материала по формуле (2.9). Все расчеты приводятся в лабораторном журнале.

 

Контрольные вопросы

1. Вид начального участка диаграммы растяжения.

2. Закон, которому подчиняются деформации на упругом участке.

 

3. Понятие «предел упругости материала» и критерий, по которому он определяется.

 

4. Свойства материала, характеризующие модуль упругости.

 

5. Почему тензодатчики на образец наклеиваются попарно с двух сторон?

 

6. Выбор максимальной нагрузки для первого этапа испытаний. Последствия неудачного выбора ее значения.

 

7. Усреднение показания тензодатчиков на первом этапе испытаний.

 

Лабораторная работа № 3