Учебное пособие по СМ.07. Учебное пособие по СМ. Учебное пособие для выполнения исследовательских лабораторных работ Издание шестое, Переработанное и дополненное Челябинск
 Скачать 6.27 Mb.
|
|
d0 рабочей части равен 20 мм. длина рабочей части 1о в 10 или 5 раз больше диаметра dо . Кроме нормальных применяют также пропорциональные образцы, диаметр dо рабочей части которых может иметь произвольное значение, но длина рабочей части всегда должна быть пропорциональна диаметру dо (больше в 10 или 5 раз). Форма головок образцов может быть различной в зависимости от типа захватов разрывной машины. Отклонение размеров образцов от стандартных не должны превышать значений, приведенных в таблице 57.  Рисунок 54 – Образцы для определения предела прочности при растяжении Таблица 56 – Размер образцов стали для испытания на растяжение
Таблица 57 – Допускаемые отклонения размеров образца стали
Для плоских образцов отклонения по ширине допускаются ± 0,5 мм, по длине рабочей части ± 0,1 мм. Смещение оси головки относительно оси рабочей части плоского образца не допускаются. Переход от рабочей части образца к головкам, форма которых зависит от конструкции применяемых захватов, должен быть плавным. Перед испытанием цилиндрические образцы тщательно измеряют при помощи штангенциркуля или микрометра с точностью до 0,05 см следующим образом: диаметр d0 измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях в трех места?; по длине рабочей части; ширину и толщину плоских образцов измеряют в середине и по краям расчетной длины образца. Затем вычисляют площадь поперечного сечения образца So по наименьшим из полученных размеров с погрешностью 0,5 %. Кроме того, на поверхности образца наносят керном риски и измеряют расстояние между ними (расчетную длину образца 1о) с погрешностью 0,1 мм. На обеих головках каждого образца набивают клейма (номер образца). Сталь на растяжение испытывают на разрывных машинах различного типа. На рисунке 55 показан общий вид разрывной испытательной машины УММ-50.  Рисунок 55 – Общий вид разрывной испытательной машины УММ-50 Подлежащий испытанию образец помещают в захваты машины и центрируют его.Для записи диаграммы растяжения на барабане автоматического самопишущего прибора закрепляют миллиметровую бумагу и устанавливают масштабы нагрузок и деформаций. После установки стрелки шкалы силоизмерителя на нуль включают ее двигатель и испытывают образец на растяжение до полного разрушения. При этом следят за нарастанием нагрузки по движению силоизмерителя и за деформацией образца по диаграмме деформации. Нарастание нагрузки должно быть плавным. Результаты испытания стального образца на растяжение получают в виде зависимости между нагрузкой и деформацией (рисунок 56).  Рисунок 56 – Диаграмма деформаций при растяжении образца из малоуглеродистой стали Прямой участок диаграммы растяжения (от начала координат до точки 1) показывает, что удлинение (деформация) образца возрастает пропорционально приложенной нагрузке Р. Если образец подвергнуть растяжению нагрузкой, равной или меньшей РР; затем снять эту нагрузку, то образец примет первоначальную длину, т.е. в нем будут отсутствовать остаточные деформации. Точка 1 на кривой растяжения соответствует пределу пропорциональности, т.е. тому наибольшему напряжению, при котором растяжение металла прямо пропорционально нагрузке. Это напряжение σр (в МПа) вычисляют по формуле σр = РР /Sо, (58) где σр – напряжение, соответствующее пределу пропорциональности, МПа; РР – приложенная нагрузка, Н; Sо – первоначальная площадь поперечного сечения образца, м2. При увеличении нагрузки свыше Рр испытываемый образец удлиняется быстрее, чем возрастает нагрузка. Таким образом, пропорциональность нарушается. На диаграмме это показано кривой 1-2, которая затем переходит в горизонтальную линию 2-3. Наличие горизонтального участка указывает на то, что образец самопроизвольно вытягивается (течет), хотя нагрузка остается постоянной. Напряжение, при котором появляется текучесть стали, называют пределом текучести. Различают предел текучести физический и предел текучести условный. Предел текучести физический – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без видимого увеличения нагрузки. При испытании образца стали следят за показаниями стрелки силоизмерителя. Как только сталь достигнет предела текучести, стрелка прибора останавливается, а затем вновь начинает двигаться. Значение нагрузки Ps в момент остановки фиксируют и принимают за нагрузку соответствующую пределу текучести, σs (физическому), который вычисляют по формуле: σs =Ps / Sо , (59) где σs – предел текучести, МПа; Ps – нагрузка при пределе текучести, Н; Sо – первоначальная площадь поперечного сечения образца, м2. Предел текучести условный σ0,2 – напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение, составляющее 0,2 % первоначальной длины. Его определяют в тех случаях, когда при растяжении образца не обнаруживают резко выраженного явления текучести и предел текучести физический не может быть определен указанными выше способами. Предел прочности при растяжении называют напряжение, которое соответствует максимальной нагрузке, предшествующей разрушению образца. Максимальная нагрузка может быть легко определена в процессе испытания стального образца, так как на циферблатах испытательных машин имеется втора* контрольная стрелка, которая увлекается рабочей стрелкой машины до крайнего положения и фиксирует наибольшее отклонение рабочей стрелки. На диаграмме (рисунок 56) точкой 4 зафиксирована максимальная нагрузка, которую выдерживает образец. Начиная с этой точки, деформация концентрируется в каком-либо одном месте, которое начинает быстро растягиваться и уменьшать площадь поперечного сечения. При этом нагрузка падает до точки 5, где происходит разрыв образца. Предел прочности при растяжении σв, вычисляют по формуле σв = Pв / Sо , (60) где σв – предел прочности, МПа; Ps – нагрузка при определении предела прочности, Н; Sо – первоначальная площадь поперечного сечения образца, м2. Относительным удлинением называют отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальной длине. Для определения относительного удлинения испытанного стального образца обе его части плотно прикладывают одну к другой и измеряют длину образца после разрыва 1] (рис.4). Значение относительного удлинения, δ вычисляют по формуле δ = [(l1 – lо)/lо] 100, (61) где δ – относительное удлинения после разрыва, %; l1 – длина образйца полсле разрыва, мм; l2 – длина образца до испытания (начальная); мм. Относительное удлинение после разрыва вычисляют как среднее арифметическое из результатов всех определений. Результаты испытаний стали на растяжение заносят в журнал для лабораторных работ и по полученным результатам, а также по данным, приведенным в таблицу 58, определяют марку исследуемой стали. Таблица 58 – Механические свойства углеродистых сталей
Примечание: Дополнительные индексы сп – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь; в стали марки Ст5Г повышенное содержание марганца. 2 Определение ударной вязкости Ударной вязкостью называют вязкость, которая равна отношению работы, затраченной на излом образца, к рабочему сечению образца в месте надреза. Ударную вязкость определяют на маятниковом копре (рисунок 57). Маятниковый копер состоит из станины 5 и маятника 3, закрепленного на оси 2, которая в свою очередь закреплена на массивном основании 6. В верхней части станины имеется шкала 4, градуировка которой дает возможность отсчитывать работы с точностью не менее 0,5 % максимальной энергии копра. В нижней части станины копра находится шаблон-кондуктор, при помощи которого образец 1 устанавливают надрезом в середине пролета. Основные размеры образца, опор и ножа маятника указаны на рисунке 58. Скорость ножа маятника в момент удара составляет 4…7 м/с., что соответствует подъему ударного ножа маятника на 0,8…2,5 м. Перед проведением испытания маятник проверяют на свободном полете.  Рисунок 57 – Маятниковый копер а – схема устройства; б – схема движения маятника Образцы (рисунок 58), применяемые для испытания, имеют форму бруска квадратного сечения с надрезом посередине.  Рисунок 58 – Вид образцов для определения ударной вязкости Испытываемый образец укладывают плотно на опоры копра так, чтобы надрез был расположен симметрично опорам и противоположно наносимому удару. По углу отклонения маятника после удара или по шкале определяют работу Ан, затраченную на разрушение образца, по формуле Ан = рl (cos β – cos α), (62) где Ан -– работа, затраченная на разрушение образца, Дж; р – масса маятника, Н; l – длина маятника – расстояние от оси до центра тяжести, м; α и β – углы подъема маятника соответственно до и после излома образца, град. Ударную вязкость αн, вычисляют по формуле αн = Aн/S, (63) где αн – ударная вязкость, Дж/м2; S – площадь поперечног7оь сечения образца в месте надреза до испытания, м2.   Лабораторная работа № 20 СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ Общие сведения В строительных конструкциях сталь подвергается различным видам механического воздействия: растяжению, сжатию, удару. Поэтому при расчете строительных конструкций необходимо знать механические характеристики стали, определяемые по результатам испытаний образцов стали на растяжение, твердость и ударную вязкость. Цель работы Определить марку строительной стали по пределу прочности на растяжение до разрыва, по пределу текучести и относительному удлинению. Определить ударную вязкость строительной стали. Сделать заключение о возможности использования испытываемой марки строительной стали для применения в строительстве. Порядок выполнения работы Каждое звено студентов определяет механические характеристики строительной стали различных марок. По окончанию работы в результате обсуждения результатов испытания каждое звено делает свои выводы. 1. Определение марки строительной стали Образцы стали испытывают на растяжение до разрыва. При этом определяют основные механические характеристики: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности при растяжении, относительное удлинение, относительное удлинение после разрыва и др. Для определения предела прочности при растяжении используют цилиндрические и плоские образцы, изготовленные путем соответствующей механической обработки. Образцы цилиндрической формы должны иметь стандартные размеры (рис. 49, табл. 51). Нормальными называют образцы, у которых диаметр d0 рабочей части равен 20 мм. длина рабочей части 1о в 10 или 5 раз больше диаметра dо . Кроме нормальных применяют также пропорциональные образцы, диаметр dо рабочей части которых может иметь произвольное значение, но длина рабочей части всегда должна быть пропорциональна диаметру dо (больше в 10 или 5 раз). Рис. 49. Образцы для определения предела прочности при растяжении Таблица 51 Размер образцов стали для испытания на растяжение
Форма головок образцов может быть различной в зависимости от типа захватов разрывной машины. Отклонение размеров образцов от стандартных не должны превышать значений, приведенных в табл. 52. Для плоских образцов отклонения по ширине допускаются ± 0,5 мм, по длине рабочей части ± 0,1 мм. Смещение оси головки относительно оси рабочей части плоского образца не допускаются. Переход от рабочей части образца к головкам, форма которых зависит от конструкции применяемых захватов, должен быть плавным. Таблица 52 Допускаемые отклонения размеров образца стали
Перед испытанием цилиндрические образцы тщательно измеряют при помощи штангенциркуля или микрометра с точностью до 0,05 см следующим образом: диаметр d0 измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях в трех места?; по длине рабочей части; ширину и толщину плоских образцов измеряют в середине и по краям расчетной длины образца. Затем вычисляют площадь поперечного сечения образца | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||