Методические указания по выполнению практических работ
Практическая работа №1
«Решение задач по расчету на прочность, твердость, ударную вязкость»
Цель работы: приобретение практических навыков решения задач по расчету свойств материалов.
Материально-техническое обеспечение:
1 Методические указания.
2 Калькулятор.
Краткие теоретические сведения
1.1 Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.
Предел прочности σ в, МПа – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).
Предел прочности вычисляют по формуле:
| (6) |
где P в - нагрузка Н (кгс);
F 0 - площадь поперечного сечения м2 (мм2).
Предел прочности σ в, мн/м2 (МПа) материала можно определить по формуле:
| (7) |
где НВ-твердость по Бринеллю.
1.2 Пластичность – способность материала к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.
Характеристиками пластичности являются относительное удлинение и относительное сужение образца при испытаниях.
Относительное удлинение вычисляют по формуле:
| (8) |
где l к и l 0 - конечная и начальная длина образца, мм.
Относительное сужение вычисляют по формуле:
| (9) |
где F 0 и F к – начальная и конечная площадь поперечного сечения м (мм2).
|
|
|
1.3 Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.
В методе Бриннеля в качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром D = 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия. Для выбора диаметра шарика обычно используют следующее правило: диаметр отпечатка должен лежать в пределах 0,2–0,7 диаметра шарика.
В зависимости от диаметра шарика и испытуемого материала выбирается нагрузка Р, Н (кгс):
- для термически обработанной стали и чугуна:
| (10) |
- для литой бронзы и латуни:
| (11) |
- для алюминия и других очень мягких металлов:
| (12) |
Твердость по методу Бринелля определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F:
| (13) |
где D – диаметр шарика, мм;
d – диаметр отпечатка, мм.
1.4Вязкость характеризуется сопротивлением удару.
Удельная ударная вязкость (сопротивление удару) определяется количеством работы, необходимой для разрушения бруска посредством ударной изгибающей нагрузки на копре Шарпи, деленной на поперечное сечение образца, и выражается в Дж/м2 (кгс·м/см2). кгс/см2 (Дж/м2)
|
|
|
На разрушение образца затрачивается работа:
| (14) |
где: Р – вес маятника, кгс (Дж);
Н – высота подъема маятника до удара, см (м);
h – высота подъема маятника после удара, остаток неиспользованной работы, см (м),.
Характеристикой вязкости является ударная вязкость (ан) – удельная работа разрушения:
| (15) |
где F 0 – площадь поперечного сечения в месте надреза, см2 (м2).
Порядок выполнения работы
Решите задачи.
2.1 Твёрдость малоуглеродистой стали равна 180 НВ. Чему равен предел прочности этой стали?
2.2 Стальной образец диаметром 10 мм и расчетной длиной 50 мм разорвался при нагрузке 3200 кгс.
Определите предел прочности при растяжении, кгс/мм2 (Н/м2);
2.3 Стальной образец диаметром 5 мм и расчетной длиной 50 мм разорвался при нагрузке 1500 кгс.
Определите:
а) предел прочности при растяжении, кгс/мм2 (Н/м2);
б) относительное удлинение, если расчетная длина образца после разрыва увеличилась до размера 60 мм;
в) относительное сужение, если площадь поперечного сечения в месте разрыва (в шейке) составила 16,6 мм2.
2.4 При испытании на растяжение стандартного стального образца диаметром 20 мм получены следующие результаты:
|
|
|
а) наибольшее отмеченное перед разрывом образца растягивающее усилие равнялось 16000 кгс;
б) расчетная длина, измеренная после разрушения, увеличилась с размера 200 мм до размера 220 мм;
в) площадь поперечного сечения в месте разрыва (в шейке) составляла 200 мм2.
Определить предел прочности, кгс/мм2 (Н/м2), относительное удлинение и относительное сужение образца.
2.5 При испытании по методу Бринелля на твердость катаной стали толщиной 14 мм диаметр отпечатка оказался равным 4,0 мм. Укажите, при какой нагрузке Р, кгс (Н), и каким диаметром шарика производилось это испытание.
Пользуясь аналитическим и эмпирическим формулами, подсчитайте твердость и предел прочности указанной стали, кгс/мм2 (Н/м2).
Приведите схему измерений с помощью лупы для полученного при испытании диаметра лунки, равного 4,0мм.
2.6 Определите твердость латуни по методу Бринелля, если при испытании шариком диаметра D=2,5мм получен отпечаток диаметром d=0,7мм. Нагрузка при испытании Р=156Н.
2.7 При испытании на маятниковом копре стандартного стального образца сечением в запиле 10х8 мм работа на разрушение образца составляла 300 Дж. Вычислите ударную вязкость и определите, обеспечит ли, полученное значение ударной вязкости, надежную работу материала, если условием надежной работы материала является значение ударной вязкости ан ≥ 50 Дж/ м2
|
|
|
2.8 При испытании на маятниковом копре стандартного стального образца сечением в запиле 10х8 мм ударная вязкость составляла 6 кгс/см2, а остаток неиспользованной работы после удара был равен 3кгс·м. Вес маятника 8 кг.
Определите работу удара, затраченную на излом образца, и запас работы маятникового копра до удара.
Содержание отчета
В отчете должны быть изложены:
1) номер практической работы;
2) тема практической работы;
3) цель работы;
4) решение задач со схемами измерений.
Контрольные вопросы.
1 Основные группы свойств.
2 Основные механические свойства.
3 Определение твердости.
4 Как определяется ударная вязкость стали?
5 Чем твердость отличается от прочности?
Практическая работа №2
«Расшифровка марок железоуглеродистых сплавов»
Цель работы: изучить принцип маркировки железоуглеродистых сплавов согласно ГОСТ, научиться расшифровывать марки железоуглеродистых сплавов.
Материально-техническое обеспечение:
1 Методические указания.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 1797; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!