На стальном образце 1 прямоугольного поперечного сечения (рис. 2), закрепленном в захватах 2 машины УМ-5, установлены попарно (для увеличения точности измерений) рычажные тензометры Гуггенбергера: 3 – для измерения продольных деформаций, 4 – для измерения поперечных деформаций.
Рычажный тензометр (рис. 3) устанавливается на образец 1 с помощью специальной струбцины и опирается на него двумя ножами – неподвижным 2 и подвижным 3, выполненными в виде призмы.
Рис. 2. Схема закрепления тензометров на образце Рис. 3. Схема рычажного тензометра
Расстояние l 0 между ножами называется базой тензометра (минимальная - 20 мм, но с помощью удлинителей база может быть увеличена до 100 мм). При деформации образца расстояние между ножами изменяется. Подвижный нож 3 повернется и отклонит рычаг 4. Отклонение рычага 4 через тягу 5 передается на стрелку 6, которая повернется вокруг оси, закрепленной на рамке 7. Перемещение стрелки по шкале 8 пропорционально изменению расстояния между ножами.
Шкала 8 тензометра проградуирована в миллиметрах. Отношение отсчета по шкале к изменению расстояния между ножами называют коэффициентом увеличения тензометра K, величина которого определяется соотношением
где - размеры плеч рычагов тензометра (рис. 3).
Значение его для каждого тензометра указывается в паспорте.
Для повышения точности определения искомых упругих характеристик образец необходимо нагрузить ступенями 3-4 раза. Наибольшую нагрузку на образец можно определить по величине предела пропорциональности или предела текучести материала по формуле:
(4)
Тогда при числе ступеней нагружений m величина ступени нагружения
. (5)
III. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
1. Штангенциркулем измеряют поперечные размеры образца b и h с точностью 0,1 мм. По формулам (4) и (5) определяют величину ступени нагружения и число опытов m и записывают эти данные в журнал наблюдений.
2. Нагружают образец предварительной нагрузкой и устанавливают стрелки 6 (рис. 2) всех четырех тензометров в исходное положение. Величину этой нагрузки и показания тензометров принимают за исходные и записывают в журнал наблюдений.
3. Нагружают образец равными ступенями и записывают соответствующие показания всех тензометров . Вычисляют среднее значение приращений показаний двух тензометров 3 для измерения продольных деформаций и двух тензометров 4 – для измерения поперечных деформаций по формулам соответственно:
и , (6)
где m - число ступеней нагружения.
После этого вычисляют опытные значения абсолютных продольных и поперечных деформаций
, , (7)
где K - коэффициент увеличения тензометра.
4. Подставив значение в формулу (3), определяют опытное значение модуля продольной упругости . Затем, подставив значения и в формулу с учетом формулы , получают опытное значение коэффициента Пуассона .
5. Проводят анализ результатов опыта.