Физика Электроника Сопромат Инженерная графика Испытание на сжатие Расчет на прочность Задачи курса сопротивление материалов Термическая обработка Металлургическое производство Электроалмазная обработка

Сопромат. Практические работы по метериаловедению

Расчет на прочность и жесткость при растяжении - сжатии

Выбор материала и допускаемых напряжений.

Расчет физико-механических характеристик материала.

Диаграмма растяжения дюралюминия Д16 изображена на рис 1.1. Образец длиной l0=80 мм и диаметром d0=8 мм разрушается с образованием шейки d1=5,9 мм, что свидетельствует о том, что материал пластичный. Площадь поперечного сечения образца до испытаний:

после разрушения:

относительное остаточное

удлинение:

Относительное остаточное

сужение:

Определим основные характеристики прочности.

Предел пропорциональности

Условный предел текучести

Предел прочности (временное сопротивление σв)

 

Расчет допускаемых напряжений

Допускаемое напряжение [σ] выбираем, как некоторую долю предельного напряжения σпред, то есть 

где n – коэффициент запаса прочности.

Рекомендуемые знания n = 1,5 ÷ 2,5. Примем n = 1,5, тогда

МПа

 

  Проектировочный расчет на прочность ступенчатого стержня.

Для ступенчатого стержня представленного на рис 1.2 необходимо построить эпюру продольных сил, построить эпюру напряжений, отнесенную к площади А0, найти А0 из условия прочности.

Построение эпюры продольных сил.

Составим уравнение равновесия системы (рис 1.2)

, откуда

  Разобьем стержень на 3 участка АВ, ВС, СD, проведем на каждом из них произвольные сечения с координатами z1, z2, z3.

Участок АВ ( 0 ≤ z1 ≤ l1 = 0,2 м ). Из равновесия оставленной верхней части следует, что N(z1) = RA – qz1.

Значение N(z1) в начале участка т.А и в конце участка т.В равна N(z1=0) = RA = 48 кН и N(z1=l1) = RA – ql1 = 48 – 10 ∙ 0,2 = 46 кН.

На участке ВС ( 0 ≤ z2 ≤ l2 = 0,6 м ). Из условия равновесия получим N(z1) = RA – q(l1 + z2).

Значение N(z2) в начале участка т.В и в конце участка т.С равна N(z2=0) = =RA – ql1 = 48 – 10 ∙ 0,2 = 46 кН и N(z2=l2) = RA – q(l1 + l2) = 48 – 10(0,2 + 0,6) = =48 – 8 = 40 кН.

На участке СD ( 0 ≤ z3 ≤ l3 = 0,5 м ). Отбросим верхнюю часть, ее действие заменим продольной силой N(z3). Из условия равновесия следует

N(z3) = Р1 + q(l3 – z3).

Функция N(z3) представляет линейную зависимость. Значение N(z3) в начале участка т.D и в конце участка т.С равна N(z3=l3) = Р1 = 35 кН и N(z3=0) = Р1 + ql3 = 35 + 10 ∙ 0,5 = 35 + 5 = 40 кН.

По полученным данным построим ЭN (рис 1.3, а)

Рентгеноструктурный  анализ и рентгеновская дефектоскопия.

Рентгеновские лучи имеют ту же природу,  что и световые лучи, т. е. представляют собой электромагнитные колебания, но длина  их волн другая: световых лучей от 7,5 х10-5 до 4 х10-5 см, рентгеновских -- от 2 х10-7 до 10-9 см.

 Рентгеновские лучи получаются в рентгеновских трубках  в результате торможения электронов при их столкновении с поверхностью какого-либо  металла. При этом кинетическая энергия электронов превращается в энергию рентгеновских  лучей.

Рентгеноструктурный анализ основан на способности атомов в кристаллической  решётке отражать рентгеновские лучи. Отражённые лучи оставляют на фотопластинке  (рентгенограмме) группу пятен или колец. По характеру расположения этих колец  (пятен) определяют тип кристаллической решётки, а также расстояние между атомами  (положительными ионами) в решётке.

 

Рентгеновское просвечивание  основано на способности рентгеновских лучей проникать в глубь тела. Благодаря  этому можно, не разрезая металлических изделий, увидеть на рентгеновском снимке  различные внутренние дефекты металла: трещины, усадочные раковины, пороки сварки…  .

 Методы регистрации пороков в материале основаны на том, что рентгеновские  лучи, проходя через металл, частично поглощаются. При этом менее плотные части  металлического изделия (участки с пороками) поглощают лучи слабее, чем плотные  (сплошной металл). Это приводит к тому, что на рентгеновском снимке участки с  пороками будут иметь тёмные или светлые пятна на фоне сплошного металла.

  Современные рентгеновские аппараты позволяют просвечивать стальные изделия на  глубину до 60 – 100 мм.

 Для выявления дефектов в металлических изделиях  большой толщины начали применять гамма-лучи. Природа гамма-лучей аналогична рентгеновским,  но длина волны их меньше. Благодаря большой проникающей способности гамма-лучей  ими можно просвечивать стальные детали толщиной до 300 мм. 

Контрольные вопросы.

Что называют структурой металлов?

В чём различие между  макро- и микроструктурой металлов?

Какими способами исследуется макроструктура?

В  чём состоит различие макро- и микрошлифами?

**Почему металлографические  микроскопы работают не на проходящем, а на отражённом свете?

Почему отдельные  кристаллы анизотропны, а свойства металлических изделий одинаковы во всех направлениях?

Какие  свойства присущи телам кристаллического строения в отличие от аморфных тел?

Какова  природа рентгеновских лучей и как они образуются?

Как определяется тип  кристаллической решётки металла?

Какие типы кристаллических решёток вы  знаете?

**Каким из известных вам способов можно обнаружить газовую раковину  в стальной отливке на глубине 200 мм, не разрушая заготовки?

Задание: Из перечисленных ниже твёрдых веществ назовите вещества, имеющие  определённую температуру плавления: свинец, стекло, медь, янтарь, клей, магний,  воск, железо, канифоль, титан. К каким телам вы их отнесёте?

Определение деформаций при косом изгибе балки Определить опытным путем величину и направление прогиба свободного конца консоли при косом изгибе и сравнить полученные результаты с величинами, вычисленными теоретически. Косым изгибом называют такой вид изгиба, при котором плоскость действия внешних нагрузок (силовая плоскость) не совпадает ни с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения бруса.

Определение деформаций при прямом поперечном изгибе балки Ц е л ь р а б о т ы: экспериментальное определение деформаций балки при плоском поперечном изгибе и сравнение их с деформациями, вычисленными теоретическим расчетом. Прямым изгибом называют такой изгиб, при котором плоскость действия изгибающих нагрузок проходит через одну из главных осей инерции поперечного сечения балки. Изгиб называют поперечным, если в поперечных сечениях балки наряду с изгибающим моментом возникают и поперечные силы. При прямом изгибе ось балки и после деформации остается в плоскости внешних сил.

Определение момента в защемлении статически неопределимой балки Экспериментальное определение момента в защемлении статически неопределимой балки и сравнение его с моментом в защемлении, полученным теоретическим путем. Балки, для которых определение опорных реакций не может быть произведено лишь при помощи уравнений статического равновесия, называют статически неопределимыми. Кроме уравнений равновесия для раскрытия статической неопределимости составляют дополнительные уравнения – условия совместности перемещений. 

Проверка интеграла Мора на примере плоской статически неопределимой рамы Опытное определение величины горизонтального перемещения подвижной опоры статически определимой рамы и распорного усилия статически неопределимой рамы. Сравнение этих величин с данными, полученными по теоретическим формулам.

Проверка теории изгибающего удара Опытное определение динамического коэффициента при изгибающем ударе по середине пролета двухопорной балки и сравнение его с динамическим коэффициентом, полученным расчетом.

Определение критической силы при продольном изгибе Изучение явления потери устойчивости при осевом сжатии прямого стержня и сравнение критической силы, определенной опытным путем и вычисленной по формуле Эйлера при различных способах закрепления стержня. Деформированное состояние стержня, представляющее собой равновесие между внешними и внутренними силами, может быть не только устойчивым, но и неустойчивым. Если при любом возможном отклонении от состояния равновесия внутренние силы в деформированном стержне изменяются так, что он имеет стремление возвратиться к первоначальному прямолинейному состоянию и в итоге к нему возвращается, то упругое равновесие будет устойчивым.

Обработка и предоставление результатов измерений Физической величиной называют свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. При этом индивидуальность в количественном отношении следует понимать в том смысле, что свойство может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого.

Построение эпюры напряжений

Расчет на жесткость стержня постоянного сечения. Для стержня из дюралюминия Д16, площадью сечения 10 см2, представленного на рисунке 1.4, необходимо построить эпюры продольных сил и осевых перемещений, выполнить расчет на жесткость. Построение эпюр продольных сил и перемещений.

 


Расчет физико-механических характеристик материала