Випробування чавуна на стиск

 

Мета роботи. Вивчення особливостей руйнування крихких ізотропних матеріалів при стиску.

Загальні відомості. Як при статичному розтязі так і при стиску мають місце істотні відмінності в поведінці крихких і пластичних матеріалів на рис.7 наведено ескізи зразків для випробувань на стиск. Як видно з роботи 1 руйнування пластичних матеріалів при розтязі проходить після значного деформування з утворенням зони локальної деформації (шийки). Зразок з пластичного матеріалу при одновісному стиску збільшує свої поперечні розміри, приймаючи бочкоподібну форму, що зв¢язано з дією сил тертя на торцях (рис. 8а). (Існує ряд методик випробування на стиск, які виключають бочкоутворення, які описані в спеціальній літературі). Зруйнувати його не вдається навіть при великих навантаженнях - матеріал сплющується без утворення тріщин. При цьому на діаграмі стиску пластичного матеріалу (рис.8б) спостерігається ділянка пропорціональності, далі площадка текучості, при чому значення F і

F при розтязі і стиску приблизно рівні.

Рис.7. Ескізи зразків

 

а	б
Рис.8. Схема (а) та діаграма (б) стиснення зразка

 

Проте за текучістю на діаграмі стиску спостерігається лише зріст навантаження. В зв¢язку з цим у вигляді максимального розрахункового навантаження умовно приймається таке, при якому зразок зменшується по відношенню до початкової висоти на 1/3, що дозволяє визначити границю міцності при стиску.

Стиск крихких матеріалів до самого руйнування супроводжується незначною пластичною деформацією. Характер руйнування при цьому залежить від структури матеріалу, величини сили тертя. На рис. 9a,б) показано руйнування зразка із каменю (бетону) при існуванні торцевої сили тертя і при зменшенні її накладанням парафіну. Руйнування чавунного зразка проходить утворенням і розвитком тріщин під кутом 45 до лінії дії навантаження.

Така орієнтація тріщин обумовлена зсувом в матеріалі під дією дотичних напружень.

 

а	б
Рис.9. Закономірності руйнування зразків

 

Діаграма деформації крихких матеріалів при розтязі і стиску ідентичні (рис. 10). Проте границя міцності при стиску перевищує границю міцності при розтязі в 3-5 разів. В зв¢язку з цим крихкі матеріали використовуються переважно в стиснутих елементах конструкцій.

 

а	б
Рис.10 Схема: характер руйнування (а) та схема навантаження чавунного зразка (б) під час стиснення

При випробуванні необхідно враховувати однорідність структури матеріалу так як, опір деформуванню анізотропних матеріалів (дерево, текстоліт і т.ін.) залежить від направлення дії навантаження.

Враховуючи різнобічні області застосування в вигляді ізотропного матеріалу для випробувань взято сірий чавун. Зразок виконано в вигляді призми (рис. 9) з відношенням висоти до сторони основи 1,5: 1, що дозволяє виключити втрати стійкості.

Робота виконується на випробувальній машині, схема якої показана на рис.6 (робота 3).

 

Протокол випробувань

до лабораторної роботи №4

Замірюємо розміри зразка і установлюємо між плитами установки. Зверху і знизу зразка розміщуємо пластини із твердого матеріалу з метою запобігання пошкодження плит. З допомогою штурвалу холостого ходу вибираємо зазор, включаємо випробувальну машину. По показникам манометра слідкуємо за процесом навантаження і реєструємо максимальне значення тиску, при якому руйнується зразок.

Виробування проведено на чавунних зразках

Розміри зразків до випробування
№ п/п	Параметр	Позна -чення	Оди-ниця	Матеріал
чавун	пластмаса
	Поперечні розміри (d або a*b)	d	м
	Висота	h	м
	Площа поперечного перерізу	A	м2

 

Результати випробування

	Познач	Оди-ниця	Чавун	Пласт-маса
Навантаження, що відповідає границі міцності		кН
Границя міцності		МПа
Навантаження, що відповідає границі текучості		кН
Границя текучості		МПа
Висота зразка після випробування		м
Абсолютне укорочення зразка		м
Відносне укорочення зразка		%
Кут нахилу поверхні руйнування до лінії дії сил		гадус

 

Ескізи зразків після випробування

 

РОБОТА № 5