Испытывают материалы на сжатие на гидравлическом прессе П-50. Для замера геометрических параметров образцов используются микрометр и штангенциркуль.
Обычно испытывают образцы, хранящиеся при «нормальных» климатических условиях, при которых деревянный образец имеет стандартную относительную влажность 12%. В ином случае влажность деревянных образцов измеряется электронным влагомером ЭВ-2К.
Гидравлический пресс (рис. 2.3) работает следующим образом. Образец устанавливается на нижнюю подвижную плиту пресса, верхняя плита подводится вплотную к верхней грани образца. При включении пресса масло от гидронасоса поступает в полость гидроцилиндра, давит на поршень, и нижняя плита прижимает образец к верхней, создавая сжимающую нагрузку.
Одновременно масло поступает в механизм силоизмерителя, по шкале которого можно определить нагрузку на образец. После окончания испытания открывают кран слива, и масло стекает в маслобак насосной станции.
| 6 7 |
| 4 5 3 2 1 |
1 - гидроцилиндр; 2 - поршень гидроцилиндра; 3 - образец; 4 - верхняя плита; 5 - траверса; 6 - шкала силоизмерителя; 7 – гидроцилиндр силоизмерителя
Рис. 2.3 Схема работы гидравлического пресса
Типовые размеры и форма образцов для испытания образцов из различных материалов приведены на рисунке 3.3.
| d l |
| в а h |
а) из стали и чугуна б) из дерева
Рис. 2.4. Размеры и форма образцов для испытания
Подготовка и порядок проведения испытания.
Перед испытанием образец обмеряют с точностью до 1мм, а площадь сечения определяют с точностью до 1мм2. Результаты обмера заносят в таблицу экспериментальных данных (таблица 2.1).
|
|
Образец устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса точно по ее центру. Верхнюю опорную плиту при помощи винта опускают на образец и плотно закрепляют его между плитами. Убедившись в правильности установки образца, включают в действие насос пресса, создавая сжимающую нагрузку, которую увеличивают на 0,5 МПа за секунду.
В момент разрушения образца из хрупкого материала рабочая стрелка силоизмерителя сначала остановится, а потом пойдет обратно. Контрольная стрелка зафиксирует величину максимальной нагрузки F max.
Опыты могут производиться с образцами из чугуна, древесины, стали, стеклопластика и других пластичных, хрупких или анизотропных материалов.
аблица 2.1
Экспериментальные данные
| Материал образца | Размеры образца, мм | Площадь сечения, А, мм2 |  , Н
| 
МПа
|
МПа
|
Обработка экспериментальных данных.
1. Вычертить эскизы образцов после испытания.
2. Определить механические характеристики испытуемых материалов.
Выводы.
В выводах необходимо отметить характер разрушения образцов из различных материалов, а также сравнить величины полученных механических характеристик материалов при сжатии с табличными значениями. В случае значительного расхождения этих значений обосновать причину отклонения.
Контрольные вопросы.
- Какие материалы называют пластичными, хрупкими и анизотропными?
- Чем отличаются друг от друга диаграммы сжатия пластичных и хрупких материалов?
- По какой формуле определяется допускаемое напряжение сжатия для хрупкого материала?
- Проанализируйте характер разрушения чугунного образца. О чем он говорит?
- От чего зависит прочность дерева?
- По какой формуле определяется допускаемое напряжение сжатия для древесины?
Литература: [1, 2, 3, 4, 5, 8].
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
«Испытание материала на двойной срез »
(2 часа)
Цель работы: определить предел прочности стали на срез и сравнить полученный результат с величиной предела прочности при растяжении.
Сведения из теории:
Достоверные результаты испытаний материалов при срезе могут быть получены в случае наиболее точного моделирования при экспериментальном нагружения условий чистого сдвига [1]. Указанные условия могут быть практически воспроизведены в виде известных в механике соединений деталей машин, работающих на сдвиг.К таким соединениям относятся шарнирные, сварочные, резьбовые, заклепочные и целый ряд других видов соединений деталей машин, в которых взаимному перемещению (сдвигу) соединяемых деталей при нагружении узла препятствуют дополнительно установленные элементы, подвергающиеся деформации «чистого сдвига». При этом разрушение названных дополнительных элементов происходит по плоскости контакта соединяемых деталей и поэтому деформация чистого сдвига также получила широко распространенное название среза.
Следует отметить, что согласно выводам теории упругости о взаимозависимости упругих механических постоянных и механических характеристик одного и того же материала, между пределом прочности материала на растяжение 
и пределом прочности на срез 
существует соотношение:
|
|
, (3.1)
где К − коэффициент пропорциональности,
К = 0,6 ÷0,8 в зависимости от степени пластичности материала.
Для испытания на срез (срез происходит одновременно по двум плоскостям) используется модель шарнирного соединения в виде специального приспособление СМ1В к универсальной испытательной машине УИМ-5 (рис.3.1).
В случае приложения к приспособлению растягивающего усилия в образце возникают поперечные силы, противодействующие срезу образца по двум плоскостям. Общая площадь среза в этом случае будет равна:
, (3.2)
1 - щеки, 2 - корпус; 3 - нож; 4 - образец; 5 – вкладыш
Рис.3. 1. Схема приспособления для испытания на двойной срез с приложением растягивающего усилия
При достижении максимального значения нагрузки образец разрушается. Напряжение в опасных сечениях образца при этом будет равно пределу прочности материала при деформации среза. Его величина определяется по формуле:
, (3.3)
где 
− наибольшая поперечная сила, возникающая в сечениях в момент разрушения образца, Н.
Для обеспечения гарантированной прочности указанных выше соединений в конструкторских расчетах используется допускаемое напряжение материала соединяющего детали элемента на срез [ τ ]ср 
:
,
где 
− нормативный коэффициент запаса прочности при срезе; для общего машиностроения принимается в пределах от 2 до 4 в зависимости от характера нагружения соединения и наличия изгибных и сминающих напряжений.