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.

Образец, измерительные приборы и испытательная машина - №1 - открытая онлайн библиотека

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 DР целесообразно установить ориентировочное значение нагрузки RУ.Этоможно сделать, предварительно испытав образец до разрушения со снятием диаграммы P - Dl 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
Р1=0,7РУ ,где РУ –предполагаемое(ориентировочное) значение
искомого предела упругости. Нижняя нагрузка составляет Р0 = 0,1РУ .

Нагружение и разгрузку необходимо проводить не от нуля, а от Р0 , чтобы

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

Интервал нагрузок Р1 - Р0 разбивается на k =5-6 равных ступеней,  
таким образом      
DР = Р1- Р0 .   (2.10)  
     
  k      
Полученное значение DР округляется, чтобы облегчить отсчет  
нагрузки по силоизмерителю машины.      

Образец, измерительные приборы и испытательная машина - №2 - открытая онлайн библиотека

Рис. 2.6. Начальный участок реальной диаграммы

Образец, установленный в захватах испытательной машины и с

подключенными тензорезисторами к тензостанции, нагрузить силой Р0 и
снять начальные показания тензорезисторов ni,0 ( i = 1, 2 ). Увеличив

нагрузку на DР и выдержав образец под нагрузкой 5–10 с, зафиксировать показания тензорезисторов ( ni, p ). Нагружение проводится вплоть до

нагрузки P1 .

По достижении нагрузки P1 образец разгружается до уровня P0 и показания тензорезисторов сравниваются с начальными ( ni,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    
  DР¢ = ç     -   ÷DР (2.11)  
   
  è   ø    
и зафиксировать показания тензорезисторов (  
i, p ). Затем образец  
разгружается до силы P0 и вычисляется остаточная деформация:  
    ¢ ¢ - n2,0)      
eост = (n1, p - n1,0)+(n2, p × K0, (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 2DP 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

(Dn ) =(n ) -(n ) , k = 1, 2, 3,…, 6. (2.13)
i k i, p k i,0 k -1      
Далее определяется среднее приращение показаний тензорезисторов  
Dni,cp = å(Dni )k (2.14)  
k    
         

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

Deïðîä = åDni,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 Р2 = Р1 + DР¢ остаточная деформация   составила  
e ост,2 < 5 ×10-4 , а на следующей ступени нагружения ¢ = P1+2DP ¢  
    P3    
остаточная деформация стала eост,3 > 5 ×10-4 (см. рис. 2.6), следовательно,  
нагрузка РУ находится между значениями Р2 и Р3 и ее можно найти путем  
линейной интерполяции:                  
РУ = Р2 + 5 ×10-4 - e ост,2 × DР¢. (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