На головну

теоретичні відомості

  1. I. Загальні відомості
  2. I. Загальні відомості
  3. I. Загальні відомості
  4. I. Загальні відомості про гідрології ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ, ХІМІЧНИХ І ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТІ ПРИРОДНИХ ВОД
  5. I. Загальні відомості про системах і ЕЛЕМЕНТАХ АВТОМАТИКИ
  6. I.I. Загальні відомості про Єгипет.
  7. II. Відомості про військовий облік

При крученні бруса в матеріалі виникає напружений стан, зване "чистим зрушенням" (рис.1, а). Перший елементарний об'єм (рис.1, б) виділено поперечними і поздовжніми перетинами, другий (рис.1, в) - перетинами під кутами ± 45 ° до осі бруса. По гранях першого елементарного обсягу діють тільки дотичні напруження, які викликають кутову деформацію ? (рис.1, б), по гранях другого - головні нормальні напруження ?1 = ? і ?3 = -?, Викликають тільки лінійні деформації (квадрат переходить в прямокутник). Завдання цієї лабораторної роботи полягає у визначенні механічних характеристик матеріалів при напруженому стані, що виникає при крученні.

До основних механічних характеристик відносяться:

- Межа плинності при зсуві ?т , МПа;

- Межа міцності при зсуві ?b , МПа;

- Модуль зсуву (модуль пружності другого роду) G , МПа;

- Відносний кут закручування ?max , Рад / мм.

Рис.1. Схема деформування круглого бруса при крученні:

а - зв'язок кута зсуву і кута повороту; б - напруги на

гранях елементарного обсягу

величини ?Т і ?b характеризують міцність матеріалу при крученні, величина G - Його пружні властивості, а величина ?max - Його пластичність.

Для випробування на крутіння по ГОСТ 3565-80 застосовують зразки круглого поперечного перерізу (рис.2), які встановлюють в спеціальну випробувальну машину, і записують діаграму залежності моменту Мк від кута закручування ?. Діаграма кручення пластичного матеріалу (малоуглеродистая сталь) представлена ??на рис.3, а. На ділянці ОА деформації пружні, пропорційні навантаженні. Ділянка ВС - майданчик плинності, тут зразок деформується пластично при приблизно постійною величиною крутного моменту MT , CD-ділянку зміцнення, в зразку наростають як пружні, так і пластичні деформації. Крайня точка D на діаграмі відповідає руйнуванню зразка, яке настає внаслідок зрізу по площині поперечного перерізу (рис.4, а), при максимальній величині моменту.

При пружних деформаціях (в межах ділянки ОА) кут закручування ? і крутний момент Мk пов'язані між собою лінійною залежністю закону Гука:

 (1)

де l - Довжина розрахункової ділянки зразка; - полярний

момент інерції поперечного перерізу; d - Діаметр зразка; G - Модуль пружності при зсуві (модуль пружності другого роду), що характеризує пружні властивості матеріалу.

Використовуючи цю залежність, за виміряним кутом закручування можна визначити модуль пружності матеріалу при зсуві:

 (2)

де ?Mк і ?? - збільшення моменту і кута закручування в межах пружності. Як відомо з теорії крутіння, максимальна напруга в поперечному перерізі круглого бруса при пружних деформаціях одно:

 (3)

де - момент опору крученню.

Рис.2. Схема зразка для випробування на крутіння

Рис.3. Діаграма кручення: а - кручення зразка з вираженою

майданчиком плинності: ОА - пружний ділянку; АВ - перехідний

ділянку; ВС - майданчик плинності; CD - ділянка зміцнення;

б - схема визначення умовної межі текучості

Рис.4. Руйнування зразка при крученні: а - зразок пластичний; б - зразок крихкий

Формула (3) справедлива тільки при пружних деформаціях ..
 Тому її можна застосувати для наближеного визначення межі текучості:

?b=MT / Wp.

З точки З діаграми крутіння починається ділянку зміцнення. Остання точка D відповідає руйнуванню зразка. При руйнуванні крутний момент досягає максимального значення, а дотичне напруження - межі міцності матеріалу при зсуві ?b . Підставивши в формулу (3) цю величину максимального крутного моменту Mmax , Знаходять умовний межа міцності матеріалу при крученні:

?b=Mmax/Wp. (5)

величину ?b називають умовним межею міцності, так як формула (5) отримана в припущенні лінійного закону розподілу напружень по радіусу, але при МК>МТ ця лінійна залежність порушується. Пластичний зразок руйнується у напрямку дії максимального дотичного напруження, т. Е. По площині поперечного перерізу.

Руйнування зразка крихкого матеріалу відбувається внаслідок відриву частинок матеріалу по гвинтової поверхні, похилій під 45 ° до осі зразка (по майданчиках, в яких діють максимальні напруження розтягу). Вид поверхні руйнування показаний на рис.4, б.

Якщо діаграма крутіння матеріалу не має яскраво вираженої площадки плинності, то умовний межа плинності визначають за методикою ГОСТ 3565-80. За умовний межа плинності приймають дотичне напруження, при якому залишкова кутова деформація зразка становить 0,003 рад (рис, 3,6).

Характеристикою пластичності матеріалу при крученні є максимальний відносний кут закручування:

Qmax= ?max/l (6)

де ?max - Кут закручування зразка в момент його руйнування.

 



ВИПРОБУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ НА крутіння | Методика виконання роботи
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати