![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
По дисциплине: _ Материаловедение. _ Технология _ конструкционных _ материалов _
_______________________________________________________________________
На тему ________________________________________________________________ (наименование темы)
_______________________________________________________________________
Отметка о зачете______________________________ ________________ (дата)
Руководитель практикума ____________ ____________ ____ Е.В. _ Дьякова __ (должность) (подпись) (и., о., фамилия)
Архангельск
ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ОГЛАВЛЕНИЕ 1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1……………………………………………. 2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2……………………………………………. 3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3……………………………………………. 4 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ ДЛЯ КСЕРОКОПИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ РОССИИ И АВСТРИИ. ВАРИАНТ № 1... 5 МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ............................................................... 6 ЗАДАЧА..................................................................................................................... 7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………
1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Испытание материалов на растяжение. Цель работы — получить информацию о механических свойствах материала. 1.1 Оборудование. Лабораторный испытательный комплекс, включающий вертикальную разрывную машину ИП 5158-0, 5Б и ПЭВМ. 1.2 Подготовка к испытанию. Для испытаний нарезают образцы шириной (15±0, 1) мм. Испытывают 5 образцов во взаимно перпендикулярных направлениях (для целлюлозно-волокнистых материалов машинное и поперечное направление). Предварительно измерить толщину образца в трех точках. 1.3 Проведение испытания. 1. Включить разрывную машину, запустить программу KOMPLEX; 2. Ввести данные, создать файл для записи данных; 3. Вставить образец в зажимы разрывной машины; 4. Нажать кнопку «ИСП» на клавиатуре разрывной машины; 5. Проверить правильность испытаний: произошло ли разрушение образца на части так, чтобы линия разрыва была расположена на расстоянии более 10 мм от зажимов; 6. На ЭВМ нажать кнопку «ИСПЫТАТЬ».Появится окно «Передайте данные»; 7. Передать данные с разрывной машины на ЭВМ кнопкой «8», затем « 8. На ЭВМ в окне «Испытание образца №1» просмотреть данные по испытанному образцу и нажать кнопку «ОК». В главном окне появится график «нагрузка-удлинение» (P - ∆ l) для испытанного образца; 9. Сохранить данные в файле, для чего в главном окне программы на ЭВМ нажать кнопку «ЗАПИСАТЬ»; 10. Для расчетов разрывной длины часть образца, участвующая в испытании, взвешивается, масса образца (мг), заносится в окно.
Таблица 1 – Измеренная толщина для двух направлений
Расчетные данные прилагаются.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Испытание материалов на изгиб. Цель работы: измерить силу, приложенную к свободному концу консольно закреплённого образца на постоянном расстоянии от линии закрепления, изгибающую его на определённый угол. Оборудование для испытаний. Прибор Бюхеля 116-BD – предназначен для исследования эластичных материалов, металлических листовых материалов, а также тел, имеющих в сечении круг при максимальной нагрузке не более 1000 кН. Подготовка к испытанию. Вырезают образцы в двух взаимно перпендикулярных направлениях шириной (38, 0 + 0, 2) мм и длиной 90 мм. Количество образцов одной серии – 5 шт. Измеряют толщину образцов в двух точках по двум направлениям. Результаты измерений заносят в таблицу 1.
Таблица 1 – Толщина образцов
Расчётные данные прилагаются.
3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Определение вязкости разрушения 3.1 Аппаратура для проведения испытания Разрывная машина, снабжённая зажимами, позволяющими испытывать образцы шириной 15 и 50 мм. Пластины, предотвращающие изгиб образца, сохраняют плоскую поверхность надрезанных испытуемых образцов в процессе испытания. Пластины имеют две параллельные и гладкие поверхности с низким трением и охватывают длину 30 мм и всю ширину в центре испытуемого образца. Компьютер –– используется для выполнения расчетов. 3.2 Подготовка к проведению испытания. Для определения трещиностойкости бумаги и картона, проводятся две серии испытаний на растяжение с постоянной скоростью на разрывной машине ИП5158-0, 5Б (см. выше) при скорости растяжения 100 мм/мин, и расстоянии между зажимами разрывной машины 100 мм. В первой серии испытываются образцы, шириной 15 мм, во второй - образцы, шириной 50 мм, с надрезом в центре, длиной 20 мм перпендикулярно продольной оси образца. Данные, полученные при этих испытаниях, записываются в файлы, которые используются при проведении расчетов на трещиностойкость. Расчеты производятся на компьютере по специально разработанной программе J-INTEGRAL. По результатам испытаний устанавливается связь между величиной j-интеграла и удлинением. По экспериментальным данным испытаний на трещиностойкость определяется критическое удлинение. По значению критического удлинения определяется критическая величина j-интеграла, которая является характеристикой трещиностойкости. 3.3 Проведение испытания Испытание на растяжение. Целью испытания на растяжение является построение типичной средней кривой нагрузка-удлинение, по которой рассчитываются параметры материала. Испытываются образцы материала, шириной 15 мм, вырезанные в машинном (MD) и поперечном машинному (CD) направлениях, или из лабораторных отливок. Испытание на трещиностойкость. Перед испытанием на образец с надрезом устанавливают пластины, предотвращающие изгиб образца. Испытания проводят до получения не менее 5 удовлетворительно сходящихся результатов для образцов в машинном (MD), в поперечном машинному (CD) направлениях. Расчетные данные прилагаются.
4 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ ДЛЯ КСЕРОКОПИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ РОССИИ И АВСТРИИ. ВАРИАНТ № 1.
4.1 Задание а) рассчитать основные структурно-размерные характеристики исследуемых материалов; б) преобразовать кривую зависимости Р – Δ l в интегральную зависимость σ – ε; в) исходя из кривых зависимости σ – ε рассчитать деформационные и прочностные характеристики исследуемых материалов; г) произвести статистическую обработку результатов вычисления; д) дать сравнительную характеристику исследуемых материалов. 4.2 Преобразование диаграмм Р – Δ l в интегральную зависимость σ – ε Исходные данные для расчета: а) материал: бумага для ксерокопирования, масса 80 г/м2, направление испытания – машинное, производитель Россия; бумага для ксерокопирования, масса 80 г/м2, направление испытания – машинное, производитель Австрия; б) размер образцов: ширина (b) 15 мм; активная длина (l0) 100 мм. в) структурно-размерные показатели образцов (таблица 6) 4.3 Расчет для бумаги обоих производителей
Таблица 6 – Структурно-размерные характеристики образцов (Россия)
Таблица 7 - параметры образцов (Австрия)
4) результаты испытания на растяжение (таблицы 8 – 9) Таблица 8 - Значения нагрузки Р и удлинения Δ l (Россия)
Таблица 9 - Значения нагрузки Р и удлинения Δ l (Австрия)
Указанные выше расчеты производят для каждой точки по каждому из параллельных определений в серии образцов.
где σ – напряжение, Па ε – деформация, % Р i – текущая нагрузка, Н; δ ср– средняя толщина образца, м; b– ширина образца, м; Δ li – текущее удлинение образца, мм; l0 – длина образца до испытания, мм. Результаты расчета сводят в табл. 10-11, по полученным данным строят графики (рисунки 1, 2)
Таблица 10 – Текущие значения напряжений и деформаций для российской бумаги
Далее строим график зависимости «напряжение – деформация» для 5 параллельных определений серии образцов материала Рисунок 1 – Зависимость «напряжение – деформация» для 5 параллельных определений серии образцов материала (Россия)
Аналогичные действия проводим также относительно бумаги австрийского производства.
Таблица 11 - Текущие значения напряжения и деформации для австрийской бумаги
Рисунок 2 – Зависимость «напряжение – деформация» для 5 параллельных определений серии образцов материала (Австрия)
Далее выполним статистическую обработку полученных результатов. В данном случае задачами статистической обработки являются: расчет и построение средней кривой зависимости σ – ε; обработка средней кривой и расчет средних значений характеристик деформации и прочности в ключевых точках кривой; расчет таких статистических показателей, как среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Расчет средней кривойначинают с перевода абсолютных величин текущих значений напряжений и деформаций в относительные. Величины разрушающего напряжения и деформации принимают за 100 %. После чего абсолютные значения текущих характеристик, представленных в табл.4-5, пересчитывают в относительные по уравнениям:
ε i отн σ i отн
где σ р, ε р - разрушающее напряжение и деформация соответственно; σ i, ε i - текущее напряжение и деформация соответственно. В результате таких расчетов получают ряд относительных значений длякаждого образца, которые для удобства сводят в таблицы 12-13.
Таблица 12 – Относительные величины текущих значений кривой σ –ε для материала (Россия)
Таблица 13 – Относительные величины текущих значений кривой σ –ε для материала(Австрия)
Следующий шаг – усреднение относительных текущих значений в каждой точке. Это дает ряд относительных текущих значений, характеризующих среднюю кривую (таблицы 14-15). Таблица 14 – Усредненные относительные величины текущих значений материала(Россия)
Таблица 15 – Усредненные относительные величины текущих значений материала(Австрия)
Разрушающие значения напряжения и деформации усредняют по абсолютным значениям. Таким образом, для исследуемого материала российского производства имеем:
σ ср.разр.=
ε ср.разр=
Для австрийского аналога:
σ ср.разр.=
ε ср.разр=
Далее производят пересчет относительных значений в абсолютные:
σ ср.= σ ср.отн· σ ср.разр (11)
ε ср.= ε ср.отн· ε ср.разр (12)
По полученным данным (таблицы 16-17) строят среднюю кривую σ -ε (рисунки 3–4) Таблица 16 – Расчетные значения средних кривых σ – ε (Россия)
Таблица 17 – Расчетные значения средних кривых σ – ε (Австрия)
Обработка зависимости σ – ε и расчет деформационных и прочностных характеристик Обработку кривой проводят по следующему алгоритму: Построить касательную к первоначальному прямолинейному участку кривой. Отметить т. 1, где касательная линия и кривая зависимости σ – ε начинают расходится. Построить касательную к конечному прямолинейному участку кривой и отметить т. В, где касательная линия и кривая зависимости σ – ε начинают расходится. Из точек 1 и В опустить перпендикуляры на ось Х и выделить три зоны деформирования материала. Из точки пересечения касательных опустить перпендикуляры на кривую по осям Х и Y, отметив на кривой соответствующие точки Э и П. В результате обработки средней кривой появляется возможность оценить все основные характеристики упругости и прочности материала в разных зонах деформации. Однако ограничимся только некоторыми из них: рассчитаем разрывную длину материала L и модуль упругости в зоне упругих деформаций Е1:
где Р – усредненная разрушающая нагрузка, Н; l0 – начальная длина образца перед испытанием, м; m – усредненная масса образцов, г.
где σ 1, ε 1 – значения напряжения и относительного удлинения соответственно, отвечающие точке 1 на рисунке 3 или 4 в зависимости от производителя материала Для российской бумаги:
Для австрийского аналога:
Вывод:
5 МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ. ВАРИАНТ №1.
АЛ 22 – алюминиевый литейный сплав с порядковым номером 22; Д 16 – дуралюмин с порядковым номером 16; КЧ 37-12 – ковкий чугун, характеризующийся пределом прочности при растяжении 37 10-1 МПа и относительном удлинении 12 %; СЧ 30 – серый чугун, характеризующийся пределом прочности при растяжении 30 10-1 МПа; Бр О12С18 – бронза, литейная, оловянная, содержащая в среднем 12 % олова и 18 % свинца; Сталь У7А – инструментальная, углеродистая, высококачественная, содержащая 0, 7 %; Сталь 30Л – углеродистая, качественная, конструкционная, литая, содержащая в среднем 0, 3 % углерода; Сталь 30ХН2МФЛ – легированная, конструкционная, литая, содержащая 0, 3 % углерода, 1 % хрома, 2 % никеля, 1 % молибдена, 1 % ванадия; АМц 18 – сплав для сварных конструкций алюминиево – марганцевый с порядковым номером 18; АМц 8 – сплав для сварных конструкций алюминиево – марганцевый с порядковым номером 8.
6 ЗАДАЧА
Рассчитать предел прочности алюминия на растяжение, если при испытании образца диаметром 10 мм получили нагрузку 785 кгс. Расчеты произвести в системе СИ. Решение:
где σ Т – предел прочности; P раст – нагрузка, Н; F0 – начальная площадь образца, м2.
Переведем значение растягивающей нагрузки Р раст в единицы СИ Р раст=785 ∙ 9, 81=7700, 85 Н, σ Т = 7700, 85 / 0, 0785∙ 103 = 98, 1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Сысоева, Н.В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов [Текст]: учеб. пособие / Н.В.Сысоева, В.И.Комаров; под ред. проф. В.И.Комарова. – Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2006. – 168с.
|