Определение прочности различных материалов на сжатие: Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» (ГОУ ВПО ВСГТУ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Составители: Лыгденов Б.Д., Старова О.В.

Улан-Удэ Издательство ВСГТУ 2006

Методическое указание рекомендовано для выполнения лабораторной работы студентами специальности 261101 «Технология художественной обработки материалов» по курсу «Художественное материаловедение». Входе работы определяется прочность различных материалов на сжатие и дается оценка их механических свойств. -

нагрузка деформация гидропресс предел прочности упругость

Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ Испытание материалов на сжатие относится к наиболее распространенной оценке механических свойств твердых тел. Под этой оценкой понимают способность материалов противодействовать внешним сжимающим силам. Так как основными видами деформаций, которым подвержены материалы, являются деформации сжатия, растяжения и изгиба, то определение прочности является одним из основных критериев свойств материала. Цель данной работы — изучение процесса сжатия различных материалов и определение их прочности на сжатие. Известно, что все тела могут быть условно разделены на упругие и пластичные. Сопротивляемость сжатию упругих и пластичных материалов различна, что проявляется в различном характере диаграммы "нагрузка деформация" (рис. 1). .

а б Рис.1.Диаграмма «нагрузка-деформация»

Поперечные размеры образца, выполненного из пластичного материала, при сжатии увеличиваются, а длина 3

образца значительно уменьшается: нарушения целостности образца не происходит. Из диаграммы сжатия (рис. 1,а) видно, что в начальной стадии нагружения нагрузка и деформация пропорциональны, затем деформация быстро возрастает при незначительном увеличении нагрузки, далее рост деформации постепенно замедляется вследствие увеличения сечения образца. Так ведут себя при сжатии, например, малоуглеродистая сталь, латунь, медь, олово (они применяются в качестве конструкционных материалов и в припоях). Образцы из хрупких материалов при сжатии разрушаются на части. Например, при испытании фарфора, ситаллов части образца по достижении разрушающей нагрузки сдвигаются одна относительно другой по косым площадкам. Диаграмма "нагрузка — деформация" в этом случае имеет вид, представленный на рисунке 1.б. Бочкообразная форма образцов после испытания объясняется трением между торцовыми поверхностями образца и плитами пресса. Испытание материалов на сжатие чаще всего проводят на машинах, называемых прессами. Одна из конструкций гидравлического пресса показана на рисунке 2. Малый поршень 4, являющийся насосом, снабженный рукояткой 3, служит для подачи масла из блока 6 к большому цилиндру 1. Насос имеет два шариковых клапана: впускной 5 и выпускной 2. Сзади манометра помещены предохранительный клапан и вентиль, позволяющий спускать масло из большого цилиндра обратно в бачок. Пресс дает возможность получить нагрузки до 4 • 104 Н. На поршень пресса кладут промеренный по высоте и диаметру образец исследуемого материала. Приводят в действие насос и слегка поджимают образец, приводя в контакт с поверхностью поршня микрометрический индикатор. Проводят дальнейшее сжатие образца. 4

Записывая в таблицу показания манометра через каждые 2МПа и соответствующие им показания микрометрического индикатора, строят диаграмму "напряжение - деформация" исследуемого материала. Предварительно необходимо, зная площадь поршня пресса, рассчитать сжимающее усилие, соответствующее показаниям манометра: Определяемые параметры Показания манометра, давление р Показания микрометра, деформация l Сжимающая сила F

№ обра зца 1 2 3 1 2 3

1

2

№ испытания 3 4 5 6

7

8

1 2 3

Окончательные результаты испытаний заносят в таблицу: Материал

Высота

Предел прочности σв может быть определено только для материалов, разрушающихся при сжатии. При сжатии материалов в последней стадии испытания необходимо следить за показаниями манометра, не допускать перегрузки пресса. К отчету приложить вычерченные на миллиметровке графики диаграммы "напряжение — деформация" и рисунки с видом образцов после испытаний.

Диаметр

Площадь сечения

5

Максима льное значение сжимающ ей силы

Предел прочност и σв (для хрупких материалов)

Рис.2.Ручной гидропресс

Контрольные вопросы. 1. В чем отличие упругих и пластичных материалов при сжатии? 2. Как определяется усилие сжатия в данной работе? 3. Как оценить ошибку при определении временного напряжения? 4. Должны ли совпадать значения модулей упругости Е, определенные из диаграммы растяжения и диаграммы сжатия? 6

Подписано в печать 18.10.2006 г. Формат 60х84 1/16 Усл.п.л. 0,46. Тираж 100 экз. Заказ № 216

6