Испытание на растяжение образцов из малоуглеродистой стали

       Лабораторная  работа №1 

       «Испытание  на растяжение образцов из малоуглеродистой стали» 

             Цель работы:

             1 Ознакомление с методикой проведения испытания на                        растяжение;

       2 Определение механических характеристик материала;

       3 Проверка явления наклепа. 

       1 Общие положения по проведению испытания 

       Испытание на растяжение является одним из основных видов испытания материалов, позволяющим  выявить наиболее важные их свойства: Для испытания применяют лабораторные образцы цилиндрической (рисунок 1) или плоской формы, размеры и режим нагружения которых соответствуют ГОСТ 1497-95. Между расчетной длиной образца l₀ и размерами поперечного сечения A₀ (или d₀ для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

       – у длинных (десятикратных) образцов (или );

       – у коротких (пятикратных) образцов (или ).

       Образцы изготавливают с головками на концах для закрепления их в захватах испытательной машины. Кроме этого, головки препятствуют развитию деформаций в прилегающих к ним участкам. 

       2 Порядок проведения испытания и обработка результатов 

       2.1 Перед испытанием замерить и записать в журнал испытаний основные размеры образца. Ознакомиться с устройством испытательной машины, диаграммного аппарата и силоизмерительного устройства.

       2.2 Закрепить лабораторный образец в захваты испытательной машины, подготовить диаграммный аппарат и включить устройство нагружения образца.

       2.3 Наблюдая за стрелкой силоизмерителя, зафиксировать величины нагрузок текучести, максимальной и разрыва. Выполнить проверку явления наклепа путем разгрузки и последующего нагружения образца. Обратить внимание на образование "шейки" в процессе разрушения образца.

       2.4 После выключения испытательной машины освободить образец из захватов, снять диаграмму растяжения с диаграммного аппарата.

       2.5 Выполнить обработку результатов испытания: снять замеры образца после разрушения, перечертить первичную диаграмму растяжения и перестроить ее в координатах a – е, определить механические характеристики образца. Все результаты свести в журнал испытаний, сделав соответствующие выводы по испытуемому материалу (например, о соответствующей марке стали). 

       3 Журнал испытания 

       3.1 Лабораторный образец и его размеры 
 

         
 

       Рисунок 1 – Образец до и после испытания 

       Диаметр образца   

       d₀ = 10 мм. 

       Начальная длина    

       l₀ = 100 мм. 

       Рабочая длина   

       l_р = 104 мм. 

       Площадь сечения: 

                                                       (1)

                                 

       Подставляя  числовые значения получим

       

       Объем рабочей части:

                (2)

       Подставляя  числовые значения получим

       

       Конечная  длина  

       l_к = 123 мм.

       Диаметр шейки  

       d_ш = 5,6 мм. 

       Площадь сечения в месте разрыва:

                (3)

         Подставляя числовые значения получим

       

             3.2 Результаты испытания

       Нагрузка, соответствующая пределу текучести 

       F_т = 21000 H. 

       Наибольшая нагрузка при испытании 

       F_max = 30500 H. 

       Нагрузка в момент разрыва 

       F_p = 20000 H. 

       Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности 

       

,

       

               
 
 
 
 
 

    F, H 

         

                                                                                                                                  ∆l,мм

       

        Рисунок 2 – Диаграмма растяжения образца (первичная) 

       3.3 Механические характеристики материала

             Предел пропорциональности: 

                (4) 

       Подставляя  числовые значения, получим 

       

       Предел  текучести:

                (5)

       Подставляя  числовые значения получим

       

       Предел  прочности:

                (6)

       Подставляя  числовые значения получим 

       

             Условное напряжение в момент разрыва:

                                                 (7)

       

             Истинное напряжение в момент разрыва: 

                                                (8)

       

       Относительное удлинение при разрыве: 

                (9)

       

       Относительное сужение при разрыве: 

                (10)

       Подставляя  числовые значения получим

       

       Полная  работа, затраченная на разрушение образца: 

                (11) 

       где, η = 0,8;

              Δl_ост = 121 мм.  

       Тогда, получим:

       

             Удельная работа, затраченная на разрушение образца:

                                                                      (12)

       

             3.4 Проведя вычисления по первичной диаграмме растяжения образца, вычислим следующие величины:

       

       

       

 

       

 

       

       

       

       

             3.5 В соответствии  с полученными выше значениями, построим диаграмму условных  и истинных напряжений образца (рисунок 3).

       

          Рисунок 3 – Диаграмма условных и истинных напряжений образца

                         Выводы

         Испытание на растяжение является одним из видов испытания, позволяющим выявить наиболее важные свойства материалов. Мы ознакомились с методикой проведения испытания на растяжение, определили механические характеристики материала. Из диаграммы растяжения мы можем предположить, что данный образец изготовлен из