Определение модуля нормальной (продольной) упругости и коэффициента Пуассона.

Цель работы:

Oпределение модуля нормальной (продольной) упругости и коэффициента Пуассона.

Краткие теоретические сведения.

В начальный период нагрузки образца, его абсолютная деформация для большинства металлов линейно зависит от действующей нагрузки :

, (1.1)

где - площадь поперечного сечения,

- начальная длина,

- модуль Юнга (модуль продольной упругости материала).

Для подтверждения справедливости закона Гука для металлов, строится диаграмма растяжения (рис.1.1) только до площади текучести в координатах “нагрузка - абсолютное удлинение”[1].

Рис.1.1 Рис.1.2

Полученная диаграмма представляет собой прямолинейный участок. Это позволяет определить модуль продольной упругости из формулы (1.1), выражающей закон Гука:

(1.2).

Так как и то ,

где - нормальное напряжение,

- продольная относительная деформация.

Модуль E, различный для разных материалов, характеризует упругие свойства материала. Диаграмму легко перестроить в диаграмму (рис.1.2). Из диаграммы видно, что на прямолинейном участке , то . Модуль является основной характеристикой упругости материалов.

При одноосном растяжении или сжатии образец деформируется как в продольном, так и в поперечном направлении. Обозначим относительную поперечную деформацию . Из отношения величин и получается коэффициент Пуассона для материала

, (1.3)

Опыты показывают, что для большинства материалов поперечная деформация в 3…4 раза меньше, чем продольная. Для разных материалов имеет разные значения, но она постоянна для одного и того же материала.

Размеры образца (Обр.-1):

Толщина =2мм, ширина =25мм, длина =80мм, рабочая длина =40мм.

Схема установки: Эксперимент проводится на растягивающей установке.

1. Правая опора (№1) закрепляется на платформе в 1-ом и во 2-ом отверстии двумя M10 болтами.

2. Левая опора (№2) с домкратом закрепляется на платформе в 10-ом и в 11-ом отверстиях двумя M10 болтами.

3. Ï альцы скоб (№4) устанавливаются в тех отверстиях, которые находятся на продольной оси образца Обр.-1.

4. Штифты (№3) вставляются в отверстия губок опоры, проведя через конечные звенья цепи образца Обр.-1.

5. Разъем образца Обр.-1 соединяется с разъемом Field Point.

6. Разъем домкрата соединяется с разъемом весов в отверстии 1, который в свою очередь соединен с Field Point.

Тензодатчики T1-T3 приклеены на образце по следующей схеме рис.1.3.

Рис.1.3

Заключение.

Эксперименты доказывают, что отношения и , для данного материала в пределах упругости при разных нагрузках остаются одинаковыми. А подтвердит справедливость закона Гука.

Порядок проведения испытания.

1. Собрать стенд по Схеме установки.

2. Перевести домкрат в холостое состояние с помощью ручки домкрата.

3. Калибровать устройства растягивания на чистое растяжение образца (без изгибающих моментов):

I. Губки зажима образца поставить строго по центру пальцев скоб.

II. Нажать кнопку ''Старт'' на лицевой панели вкладки “Проведение опыта”.

III. Провести медленное растягивание образца с помощью ручки домкрата до силы 150кг. В это время на лицевой панели будет высвечено сообщение о калибровке. Домкрат перевести в холостое состояние.

IV. Если в сообщении отмечено, что устройство не калибровано, то зажимы образца переместить на пальцы скоб, чуть-чуть изменив ось линии растягивания образца, и выполнить со ІІ пункта.