1. Модуль сдвига: 
= 
= …(МПа).
Полученный результат следует сравнить со значением, следующим из (3) (по модулю упругости определённому при испытании на растяжение).
2. Предел пропорциональности – это максимальное значение напряжений, с превышением которых наблюдается отклонение от закона Гука
= …(МПа).
3. Предел текучести (истинный или условный).
= …(МПа).
Полярный момент сопротивления принимается таким же, как и при упругом деформировании (обоснование см. теория).
Для определения 
остаточный угол сдвига 
перечисляется в соответствующий угол закручивания 
(см. рис.4.2.) и затем в показания индикатора: 
.
Например, для стержня диаметром 
при 
и при 
получаем 
.
4. Временное сопротивление (предел прочности, оно же и разрушающее напряжение)
= …(МПа).
5. Остаточный угол сдвига (характеризует способность материала пластическому деформированию, аналогично остаточному удлинению при растяжении). Определяется по остаточному углу закручивания головок образца. Для пластичного материала обычно это большой угол (головки могут быть повёрнуты относительно друг друга на несколько оборотов) и выражение его связи с углом сдвига (рис.4.2) нельзя упростить:
=…(рад, градусы).
Остаточный угол сдвига можно увидеть и грубо оценить по меловой линии на поверхности образца – она становится винтовой.
Выводы:
Наблюдаемые особенности деформирования и разрушения материала.
Заключение о свойствах материалов и назначение допускаемого напряжения (см. рекомендации в "испытание на растяжение").
Вопросы для самопроверки см. стр. 38.
Лабораторная работа № 5
ИСПЫТАНИЕ НА ИЗГИБ
Цель: 1) определить механические характеристики материала,
2) назначить допускаемое напряжение.
I. Теория.
Множество элементов конструкции сопротивляется изгибу, а пластический изгиб является распространённой технологической операций при их изготовлении.
При изгибе стержней происходит одновременно растяжение и сжатие материала, поэтому в сравнении со стандартными испытаниями на растяжение и сжатие испытание на изгиб не даёт существенно новой информации, и характеризуют их сопротивление только изгибу.
Стержни из пластичных материалов могут получать значительные изменения формы без разрушения и поэтому их испытания на изгиб бывают, в основном, технологическими с целью определения способности материала в холодном или нагретом состоянии принимать требуемый по размерам и форме загиб. Отсутствие после загиба трещин, надрывов, расслоений или излома в таких испытаниях является признаком, что материал выдержал пробу.
Испытание на изгиб стержней их хрупких материалов осуществляются с целью получения механических характеристик и в силу простоты проведения эксперимента результаты имеют высокую достоверность.
В испытаниях на сжатие сложно обеспечить однородное сжатие. Испытания на растяжение ставят высокие требования к качеству образцов и выполнения эксперимента и практически всегда разрушение происходит в месте сопряжения стержня с головками и некоторым изгибом от внецентренного приложения нагрузки. Результаты таких испытаний имеют существенный разброс.
Изгиб стержней обычно осуществляется по схеме рис.5.1. Форма поперечного сечения круг или прямоугольник.
Диаграмма деформирования стержня показывает связь нагрузки со стрелой прогиба. На диаграмме можно отметить прямой линией упругое деформирование материала по закону Гука и нелинейную часть до наступления разрушения. Начальная часть диаграммы может иметь нелинейный участок из-за смятия материала на опорах и смещения стержня вниз, которое фиксируется измерителем стрелы прогиба. Предварительная нагрузка и разгрузка устраняет этот участок.
Аналитическая связь между нагрузкой и стрелой прогиба при упругом деформировании стержня устанавливается из уравнения упругой кривой, которое можно получить интегрированием приближённого дифференциального уравнения
,
где R - радиус кривизны в точке с координатами 
, или непосредственно, используя универсальное уравнение (метод начальных параметров):
.
Начальные параметры – это линейное 
и угловое перемещение 
сечения стержня в начале координат.
В начале координат 
, а угол поворота находим из условия отсутствия линейного перемещения на другой опоре.
При подстановке 
из уравнения следует: 
.
С этим выражением уравнение кривой имеет вид
.
Из него (
) находим стрелу прогиба: 
. (1)
В этом же сечении (см. диаграмму 
на рис.5.1.) нормальные напряжения будут равны: 
. (2)
При нагрузке 
эти напряжения будут равны пределу пропорциональности 
, а при максимальной нагрузке 
пределу прочности 
.
- осевые момент инерции и момент сопротивления поперечного сечения стержня.
II. Эксперимент
1. Машина для испытаний (указать тип машины).
2.
 |
Измеритель стрелы прогиба.
3. Линейка.
Образец: (указать материал, сечение, размеры, вычислить ). Изобразить зону разрушения.
 |
Таблица наблюдений