Разное 0 comments

Механические испытания на прочность: ГОСТ 25.503-97 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие

Posted on By alexxlab

СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ — Студопедия

Статическими называют такие испытания, при которых испытуемый материал подвергают воздействиюпостоянной силы пли силы, возрастающей весьма медленно.

Статические испытания проводятся при однократном и достаточно медленном действии нагрузки на изделие (образец). При статических испытаниях металлов определяют упругие свойства, сопротивление малым начальным пластическим деформациям, сопротивление значительным пластическим деформациям, сопротивление разрушению, свойства, характеризующие пластичность, а иногда также и статическую вязкость.

Для полного выявления механических свойств необходимо проводить испытания материала при различных способах нагружения (растяжение, сжатие, кручение, изгиб и т.п.) сразличным соотношением максимальных касательных и максимальных нормальных (растягивающих) напряжений. При этом касательные напряжения определяют главным образом возможность пластической деформации и после её развития возможность разрушения вследствие среза.

Нормальные напряжения определяют преимущественно опасность

хрупкого разрушения вследствие отрыва.

При статических испытаниях обычно пренебрегают силами инерции движущихся частей испытательной машины.


Деформации при статических испытаниях определяют измерением размеров деформированных образцов микрометром или штангенциркулем, а также по показаниям механических или электрических тензометров, укрепленных на образце.

К основным разновидностям статических испытаний относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Испытания на одноосное растяжение — наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов -сравнительно легко подвергается анализу, позволяет по результатам одного опыта определять сразу несколько важныхмеханических характеристик материала, являющихся критерием его качества и необходимых для конструкторских расчетов.

Методы испытаний на растяжение стандартизированы. Имеются отдельные стандарты на испытания при комнатной температуре (ГОСТ 1497 — 84), при повышенных до 1200°С (ГОСТ 9651 — 84) и пониженных от 10 до -100°С (ГОСТ 11150 – 84) температурах; на испытания на растяжение тонких листов и лент (ГОСТ 11701 — 84). В них сформулированы определения характеристик, оцениваемых прииспытании, даны типовые формы и размеры образцов, основные требования к испытательному оборудованию, методика проведения испытания и подсчета результатов.


ОБРАЗЦЫ И МАШИНЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Для испытаний на растяжение используют образцы с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрическиеобразцы) или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы). На рис.1 показаны наиболее часто используемые стандартные образцы для испытаний при комнатной температуре — цилиндрический (а) и прямоугольный (б). Помимо основной рабочей части, большинство образцов имеет головки различной конфигурации для крепления в захватах. Основные размеры образца:

1. рабочая длина L— часть образца между его головками и участками
для захвата с постоянной площадью поперечного сечения;

 
 

Рисунок 1. Образцы для испытаний на растяжение:

а – цилиндрический образец;

б – прямоугольный образец.

2. начальная расчетная длина Lо — участок рабочейдлины, на котором определяется удлинение:

3. начальный диаметр рабочей части do для цилиндрических или начальная толщина ао — и ширина bо рабочей части для плоских образцов.

Машины для испытаний на растяжение очень разнообразны. Многие из них универсальны и могут использоваться при проведении других статических испытаний. Современные испытательные машины высшего класса представляют собой сложные, часто автоматизированные устройства; они все чаще оснащаются ЭВМ, при помощи которых может проводиться расчет любых характеристик свойств в процессе испытания или сразу после его завершения.

По принципу действия приводного устройства различают машины с механическим и гидравлическим приводами.Машины с механическим приводом обычно имеют небольшую мощность: они, как правило, рассчитаны на разрушающие усилия не более 0,1 – 0,15 МН. Гидравлический привод используется в машинах большей мощности, рассчитанных на нагрузки до 1 МН и выше.

На машинах с гидравлическим приводом труднее поддерживать заданную скорость деформирования образца, чем при использовании механического привода.

Для измерения силы сопротивления образца деформациииспользуют несколько типов устройств. Наиболее распространенными из них являются рычажные, маятниковые, торсионные электротензометрические силоизмерители, месдозы.

Все силоизмерительные приборы позволяют не только фиксировать силу сопротивления образца деформации в процессе испытания, но и записывать кривую изменения этой силы в зависимости от величины деформации (абсолютного удлинения) образца. Кривую в координатах нагрузка — удлинение называют первичной диаграммой растяжения, которая и является обобщенным результатом испытания. Перо самописца, перемещающееся по ленте на диаграммном барабане, связано только с силоизмерителем. Возможность фиксирования деформаций на диаграмме растяжения обеспечивается вращением барабана — направление движения ленты оказывается перпендикулярнымоси нагрузок.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Основные требования к методике испытания на растяжение оговорены в стандартах. Эти требования следует рассматривать как минимальные. При выполнении, например, исследовательских работ они могут быть значительно повышены. Соблюдение стандартной методики испытаний особенно важно на заводах в тех случаях, когда результаты являются критерием качества продукции или ее паспортными характеристиками.

Каждый образец перед испытанием маркируют, измеряют и размечают. Маркировку наносят вне пределов рабочей длины образца.

Все размеры после испытания определяют с точностью не ниже 0,1 мм.Для получениябелее точных результатов пользуются инструментальными микроскопами. Каждый размер следует измерять несколько раз.

Величина нагрузки должна определяться с точностью до 0,5 наименьшего значения индикатора силоизмерительного механизма. Диапазон нагрузок выбирают таким образом, чтобы силы сопротивления образца деформации, по которым будут определяться прочностные характеристики, были не меньше 0,1 шкалы выбранного диапазона и не ниже 0,04 предельной нагрузки испытательноймашины. При этом желательно, чтобы максимальная сила сопротивления образца находилась во второй половине шкалы. Именно при таком выборе диапазона нагрузок будет обеспечена наибольшая точность расчета характеристик свойств.

К методике проведения испытаний на растяжение при повышенных и отрицательных температурах предъявляют ряд специфических требований. При высокотемпературных испытаниях нагревательные устройства (термостаты и печи самых различных конструкций

)должны обеспечивать равномерный нагрев образца в пределах расчетной длины и поддержание заданной температуры в установленных пределах в течение всего времени испытания. Рекомендуется, чтобы длина рабочего пространства печи была, как минимум, в пять раз больше начальной расчетнойдлины образца.

При повышенных температурах на свойствах многих металлов сильно сказывается окружающая образец среда. В частности, при нагреве, выдержке и в процессе испытания возможно взаимодействие материала образца с газами воздуха. За счет окисления, азотизации и наводороживания механические свойства могут кардинально меняться. Поэтому при высокотемпературных испытаниях часто приходится использовать вакуумные печи с защитной атмосферой, например инертными газами (чаще всего аргоном).

Дня низкотемпературных испытаний между захватами машины устанавливают сосуд с теплоизолирующими стенками, содержащий охлаждающую жидкость. Емкость такой криокамеры должна быть достаточно большой длятого, чтобы обеспечить быстрое охлаждение и возможность поддержания заданной температуры образца при испытании.

В качестве охлаждающей среды может использоваться смесь этилового спирта разных сортов с сухим льдом, с жидким азотом. Используетсятакже жидкий азот без спирта. Кроме того, используются холодильные камеры с воздушной атмосферой.

ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Механические свойства при растяжении, как и при других статических испытаниях, могут быть разделены на три основные группы: прочностные, пластические и характеристики вязкости. Прочностные свойства – это характеристики сопротивления металла образца деформации или разрушению. Большинство стандартных прочностных характеристик рассчитывают по положению определенных точек на диаграмме растяжения, в виде условных растягивающих напряжений. На практике механические свойства обычно определяют по первичным кривым растяжения в координатах нагрузка — абсолютное удлинение, которые автоматически записываются на диаграммнойленте испытательной машины.

На рисунке 2 приведена диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали на которой

 
 

нанесены характерные точки по ординатам которых рассчитывают прочностные характеристики:

σ = Рі / Fo

где Fo -начальная площадь поперечного сечения образца.

До точки А деформация пропорциональна напряжению Тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс характеризует модуль упругости материала:

Е = σ / δ

гдеδ — относительная деформация.

Модуль упругости Е определяет жесткость материала, интенсивность увеличения напряжения по мере упругой деформации. Физический смысл Е

Рисунок 2. Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой

стали (а) и схема определения условного предела

текучести (б).

сводится к тому, что он характеризует сопротивляемость материала упругой деформации, т.е. смешение атомов из положения равновесия в решетке. Модуль упругости практически не зависит от структуры металла и определяется силами межатомной связи. Все другие механические свойства являются структурно чувствительными и изменяются в зависимости от структуры (обработки) в широких пределах. Напряжение, соответствующее точке А, называют пределом пропорциональности (σпц).

Предел пропорциональности — напряжение, которое материал выдерживает без отклонения от закона Гука. Усилие Рпц определяет величину предела пропорциональности. Приблизительно величину Рпц можно определить по точке, где начинается расхождение кривой растяжения и продолжения прямолинейного участка.

Для повышения точности расчета σпц, его оценивают как условное напряжение при котором отступление от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает определенной величины. Обычно допуск при определении σпц задают по уменьшению тангенса угла наклона, образованного касательной к кривой растяжения в точке А с осью деформаций, по сравнению с тангенсом на начальном упругом участке. Стандартная величина допуска 50%.

Предел упругости. Следующая характерная точка на первичной диаграмме растяжения — точка В. Ей отвечает нагрузка, по которой рассчитывают условный предел упругости — напряжение при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,05%, иногда меньше — вплоть до 0,005%. Использованный при расчете допуск указывается в обозначении условного предела упругости:

Предел упругости характеризует напряжение, при котором появляются первые признаки макропластической деформации. В связи с малым допуском по остаточному удлинению даже σ0,05 трудно с достаточной точностью определить по первичной диаграмме растяжения. Поэтому в тех случаях, когда высокой точности не требуется, предел упругости принимается равным пределу пропорциональности. Если же необходима точная количественная оценка σ0,05, то используют тензометры.

Предел текучести. При отсутствии на диаграмме растяжения зуба и площадки текучести рассчитывают условный предел текучести -напряжение, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,2%. Соответственно условный предел текучести обозначается σ0,2. Предел текучести характеризует напряжение, при котором происходит более полный переход к пластической деформации.

Природа условного предела текучести поликристалла в принципе аналогична природе предела упругости. Но именно предел текучести является наиболее распространенной и важной характеристикой сопротивления металлов и сплавов малой пластической деформации.

Плавный переход от упругой к пластической деформации наблюдается при растяжении таких металлов и сплавов, в которых имеется достаточно большое количество подвижных незакрепленных дислокаций в исходном состоянии (до начала испытания). Напряжение, необходимое для начала пластической деформации поликристаллов этих материалов, оцениваемое через условный предел текучести, определяется силами сопротивления движению дислокаций внутри зерен, легкостью передачи деформации через их границы и размером зерен.

Эти же факторы определяют и величину физического предела текучести σт — напряжения при котором образец деформируется под действием практически неизменной растягивающей нагрузкиРт. При этом на кривой растяжения образуется горизонтальный участок, соответствующий пределу текучести.

Предел текучести зависит от размера зерна. Эта зависимость является важнейшей в теории предела текучести поликристаллов. Границы зерен служат эффективными барьерами для движущихся дислокаций. Чем мельче зерно, тем чаще встречаются эти барьеры на пути скользящих дислокаций и большие напряжения требуются для продолжения пластической деформации уже на начальных ее стадиях. В результате по мере измельчения зерна предел текучести возрастает. Многочисленные эксперименты показали, что нижний предел текучести

σт = σi + d-1|2

где σi и Ky — константы материала при определенной температуре испытаний и скорости деформирования; d — размер зерна.

Приведенная формула, называемая по имени ее первых авторов Петча — Холла, универсальна и хорошо описывает влияние размера зерна не только на предел текучести, но и на любое напряжение течения в области равномерной деформации.

Предел текучести является температурночувствительной характеристикой. В зависимости от превращений структуры здесь возможен и спад, и подъем, и сложная зависимость от температуры. Например, повышение температуры растяжения предварительно закаленного сплава — пересыщенного твердого раствора приводит вначале к повышению предела текучести вплоть до какого-то максимума, соответствующего наибольшему количеству диспесрных когерентных выделений продуктов распада твердого раствора, а при дальнейшем повышении температуры будет снижаться из-за потери когерентности частиц с матрицей и их коагуляции.

Предел прочности. При увеличении напряжений сверх предела текучести при растяжении в результате сильной деформации происходит упрочнение металла (изменение его структуры и свойств) и сопротивление деформации увеличивается, поэтому за участком текучести наблюдается подъем кривой растяжения (участок упрочнения). До точки D удлинение образца происходит равномерно. Наибольшее значение нагрузки, предшествовавшее разрушению образца, обозначается Рмах. Точка D характеризует максимальное условное напряжение, возникающее в процессе испытания, называемое временным сопротивлением или пределом прочности.

Временное сопротивление (σв)- условное напряжение, определяемое по отношению действующей силы к исходной площади поперечного сечения образца и отвечающее наибольшей нагрузке Рмах, предшествовавшей разрушению образца.

В момент, соответствующий нагрузке Рмах, появляется заметное местное сужение образца (шейка). Если до этого момента образец имел цилиндрическую форму, то теперь растяжение образца сосредотачивается в области шейки.

Участку D — E соответствует быстрое уменьшение сечения шейки, вследствие этого растягивающая сила уменьшается, хотя напряжение растет (площадь сечения в шейке Fвр < Fо).

При дальнейшей деформации шейка сужается и образец разрывается по наименьшему сечению Fк, где напряжения в действительности достигают наибольшего значения. Таким образом, нарастание пластической деформации при растяжении происходит поэтапно: равномерная пластическая деформация до точки D и местная пластическая деформация от точки D до точки — E момента разрушения.

Моменту разрыва соответствует точка E, усилие разрыва обозначим Рк. Отношение разрывающего усилия к действительной площади поперечного сечения в месте разрыва Рк называют истинным сопротивлением разрыву —Sк.

У пластичных металлов временное сопротивление является характеристикой сопротивления пластической деформации, а у хрупких -характеристикой сопротивления разрушению.

Для пластичных материалов, образующих при растяжении шейку, характеристикой сопротивления разрушению служит истинное сопротивление разрыву (при разрушении).

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИЧНОСТИ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Основные характеристики пластичности при испытании на растяжение — относительное удлинение δ и относительное сужение ψ.

Общее удлинение образца при растяжении слагается из равномерного и сосредоточенного удлинения за счет образования шейки. Так, если размеры испытываемых образцов могут быть различными, то характеристикой пластичности образца служит не его абсолютное удлинение, а относительное остаточное удлинение при разрыве. Относительное удлинение после разрыва — это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к первоначальной расчетной длине в процентах:

δ = [(1к-1о)/1о]*100%

Чем больше δ, тем пластичнее металл.

Относительное сужение после разрыва ψ — это отношение разности начальной площади и минимальной площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца.

Если Fо начальная площадь поперечного сечения образца, Fк -минимальная площадь сечения образца в месте образования шейки (в месте разрыва), то относительное сужение (в процентах):

ψ =[(Fо — Fк)/Fк]*100%

При оценке свойств образцов пластических материалов большое значение имеет их сопротивление пластической деформации. Оно показывает какое напряжение можно допустить, не вызывая (или вызывая допускаемое значение) пластической деформации, т.е. изменения металла под действием внешних сил.

Характеристики пластичности тесно связаны с прочностными свойствами. При достаточно высоких значениях относительного удлинения и сужения (> 10-20 %) прочность обычно тем меньше, чем выше пластичность. Но переход к хрупкому разрушению сопровождается, как правило, снижением прочностных свойств.

В зависимости от величины удлинения меняется разница между пределами текучести и прочности, отношение σ0,2/<σв является важной характеристикой материала. Обычно оно тем меньше, чем выше пластичность.

404 ошибка

Санкт-Петербург

  • Главная
  • Продукция
    • Монтаж металлоконструкций
    • Металлоконструкции
      • Строительные металлоконструкции
      • Мачты осветительные
      • Быстровозводимые здания
      • Прожекторные мачты и молниеотводы
      • Мачты сотовой связи
      • Дымовые трубы
      • Металлические фермы
      • Металлические арки
      • Металлические рамы для дорожного строительства
      • Опоры дорожных знаков
      • Эстакады для трубопроводов и кабелей
      • Фундаменты
      • Изделия из нержавейки любой сложности
      • Лестницы и площадки
        • Лестницы 1.405.3-7.34.2-КМ1
        • Металлические ограждения лестниц общественных зданий 1.256.2-2
        • Лестницы для канализационных колодцев
        • Лестница канализационная Л1
        • Лестницы-стремянки для канализационных колодцев
        • Лестницы серия 3.903 кл-13 выпуск 0-1
        • Колонны КГ, КХ, стойки СТХ, СТГ, СТлХ, СТлГ
        • Ограждения лестниц боковые ОЛХ и ОЛГ
        • Ограждения площадок ОПБХ, ОПБГ, ОПТГ, ОПТХ
        • Площадки ПХФ, ПХВ, ПХР ПГФ, ПГВ, ПГР по серии 1.450.3-7.94
        • Стремянки СГ и СХ, ограждения стремянок ОСГ, ОСХ
      • Металлические ограждения и заборы
      • Трубошпунт
      • Подкрановые балки
      • Мостовые конструкции
      • Геодезические знаки
      • Забивные стальные сваи
      • Противопожарные двери
      • Ковши для элеваторов
      • Швартовые тумбы
      • Металлоконструкции для РЖД
        • Контррельсовый узел
        • Анкерная оттяжка тип АК-1
        • Анкерная оттяжка тип А-2, Б-2, АП-2, БП-2
        • Анкерная оттяжка тип АК-2, БК-2
        • Консоль изолированная горизонтальная ИГ
        • Консоль изолированная горизонтальная с подкосом ИГП
        • Консоль изолированная наклонная
        • Консоль неизолированная швелерная
        • Узел компенсированной анкеровки контактной подвески переменного тока
        • Узел полукомпенсированной анкеровки контактной подвески переменного тока на ж/б опоре
        • Консоль изолированная горизонтальная средней анкеровки ИГС
        • Консоль изолированная наклонная ИН
        • Узел жесткой анкеровки контактной подвески переменного тока на ж/б опоре
        • Узел крепления консолей на промежуточных опорах на удлинителях
        • Фиксатор Ш-1
        • Фиксатор анкеруемой ветви типа ФА-25
        • Фиксатор сочлененный прямой тип ФП-25
        • Фиксатор сочлененный обратный типа ФО-25
        • Фиксатор сочлененный воздушных стрелок тип ФКС-25
        • Ограничитель подъема дополнительных фиксаторов
        • Кронштейн фиксаторный
        • Стойка фиксаторная изогнутая
        • Фиксатор дополнительный КС-109
        • Фиксатор сочлененный обратный ФОИ-25
        • Стойка дополнительного фиксатора КМ-117
        • Фиксатор сочлененный прямой ФПТ
        • Фиксатор анкеруемой ветви ФПА
        • Фиксатор сочлененный обратный ФПО
        • Фиксатор сочлененный прямой ФП-25
        • Фиксатор сочлененный обратный ФО-25
        • Кронштейн ограничителя грузов
        • Кронштейн типа КФ-5
        • Кронштейн типа КФ-6,5
        • Кронштейн типа КФУ-5
        • Кронштейн типа КФД
        • Кронштейн типа КФДС
        • Кронштейн типа КФПУ-50
        • Кронштейн типа КФПУ-63
        • Кронштейн типа А-III
        • Кронштейн типа А-IV
        • Кронштейн фидерный ТФ3
        • Кронштейн фидерный ТФ2
        • Кронштейн фидерный ТФ1
        • Кронштейн фидерный ТН-1
        • Кронштейн фидерный ТВ-1
        • Траверса переходных опор
        • Металлоконструкция рогового разрядника на ж.б. опоре
        • Металлоконструкция рогового разрядника для установки на ригеле жесткой поперечины
        • Металлоконструкция ограничителя перенапряжения на ж.б. опоре
        • Установка разъединителя на ж.б. опоре
        • Установка разъединителя для ДПР с моторным приводом на ж.б. опоре
        • Узел крепления кронштейна КС-141
        • Хомут для крепления кронштейнов КМ-131
        • Хомут нижнего фиксирующего троса КС-132
        • Хомут для подвешивания троса КС-133
        • Узел крепления пяты консоли КС-139
        • Узел крепления тяги консоли КС-140
        • Хомут верхний КМ-129
        • Хомут нижний КМ-130
        • Роговый разрядник постоянного тока РР-1
        • Оголовок ОГ-1 жестких перекладин
        • Надставка Т-образная тип II жестких перекладин
        • Подвес треугольный жесткой перекладины
        • Ригель 30,260 м
        • Ригель 34,010 м
        • Ригель 39,165
        • Ригель 44,165
        • Ригель 44,165 м
      • Швартовно-причальное оборудование для портов
      • Судовое оборудование
      • Металлические понтоны
      • Цепи конвейерные
      • Металлоконструкции кранов
      • Навигационные знаки
      • Дорожные металлоконструкции
      • Изготовление металлических каркасов
    • Технологические металлоконструкции
      • Газоходы
      • Циклоны ЦН-15
      • Циклоны
      • Пылеуловители (циклоны)
        • Пылеуловитель ВЗП-300 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-200 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-400 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-450 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-500 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-600 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-800 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-1000 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-1200 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ВЗП-1300 серия 5.904-77.94
        • Пылеуловитель ПВМ3СА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ5СА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ10СА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ20СА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ40СА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ3Б серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ5Б серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ10Б серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ20Б серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ40Б серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ5КБ серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ10КБ серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ20КБ серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ40КБ серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ5КМА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловитель ПВМ10КМА серия 5.904-8, 5.904-23
        • Пылеуловители КМП
        • Пылеуловитель ПВМ20ЗИК
        • Пылеуловитель ПВМ30ЗИК
        • Пылеуловитель ПВМ40ЗИК
        • Пылеуловитель ВЗП-М
        • Пылеуловители КЦМП
        • Пылеулавитель МПР
        • Пылеуловители УСД-ЛИОТ
      • Конвейерные ролики, роликоопоры
      • Градирни
      • Дымоходы из нержавеющей стали
      • Дымоходы стальные
    • Нестандартные металлоконструкции
      • Контейнера
      • Металлоконструкции из профильной трубы
      • Металлоконструкции и металлоизделия из нержавеющей стали
      • Светопрозрачные металлоконструкции
      • Рекламные металлоконструкции
      • Приспособление для испытания лестниц
      • Технологические тележки
      • Формы для ЖБИ
      • Металлоконструкции шахт лифта
      • Кнехты сварные
      • Аэродромные плиты металлические PSP
      • К-1Д. Сборное покрытие для ВПП аэродромов
      • Строительная тара
        • Бадья для бетона БН-0,5
        • Бадья для бетона БН-1,0
        • Бадья для бетона БН-1,5
        • Бадья БН-1,0-Н (низкая)
        • Бадья БН-1,5-Н (низкая)
        • Бадья БН-2,0-Н (низкая)
        • Бадья для бетона БН-2,0
        • Конус КА (Конус Абрамса)
        • Тара для мусора ТС-2.2 самооткрывающаяся
        • Тара для мусора ТС-1.2 самооткрывающаяся
        • Форма куба 2ФК-100
        • Бадья для бетона БП-1,0 поворотная
        • Бадья для бетона БП-1,6 поворотная
        • Бадья для бетона БП-2,0 поворотная
        • Ящик каменщика
        • Ящик штукатура
        • Ящик растворный ЯР-1-У
        • Ящик ТР-0,25 (лодочка)
        • Ящик ТР-0,5 (лодочка)
        • Ящик ТР-1,0 (совок)
        • Ящик ТР-1,5 (совок)
        • Ящик ТР-2,0 (совок)
      • Изделия из нержавейки
      • Радиационно-защитное оборудование
      • Стальные люки приборов КИП
      • Ставни стальные герметические
      • Радиационно-защитные двери
    • Металлоконструкции для энергетики

Механические испытания | Ортопедическая стоматология

Определение прочности при растяжении основано на измерении величины разрушающей силы при растяжении образца на разрывной машине постепенно увеличивающейся нагрузкой. При испытании на растяжение образец в виде двойной лопатки или прямоугольной полоски закрепляют в плоских зажимах или специальных захватах разрывной машины и растягивают при постоянной скорости взаимного перемещения захватов. Если образец поперечного сечения S подвергается действию плавно возрастающего растягивающего усилия, то при достижении предельного значения Рр происходит разрыв образца. Прочность при растяжении определяют по формуле:

При испытании на разрыв одновременно определяют относительное удлинение материала, модуль упругости и предел пропорциональности.


Относительное удлинение. Этот показатель находят по формуле:

где I — свободная (между зажимами) длина образца до приложения нагрузки; Δl — абсолютное удлинение образца в момент, предшествующий разрыву. Предел пропорциональности находят по кривой напряжение — деформация или задаваясь величиной изменения модуля упругости. Предел пропорциональности — наибольшее напряжение, при котором деформация еще пропорциональна напряжению. Он имеет разномерность МН/м2. Модуль эластичности при растяжении характеризует жесткость материала и определяется по формуле:

где l0 — длина образца до испытания, м; I — после испытания, м; S — сечение образца, м2; Р — напряжение, МН.

Определение прочности на разрыв оттискных и пломбировочных материалов. Испытание прочности образцов оттискного материала на разрыв производят на рычажном приборе (рис. 78). Прибор состоит из системы двух рычагов — верхнего 1 и нижнего 2. Верхний рычаг первого рода с отношением плеч 1 : 10, нижний—-второго рода с отношением плеч 1 : 5. Сила, действующая в точке 3, на верхний захват 4, в который закладывается образец, в 50 раз больше усилия, действующего на конце большого плеча верхнего рычага (точка 5). Прибор снабжен ведерком 6, которое подвешивается на конце верхнего рычага и служит для приема груза, вызывающего разрыв образца, изготовляемого в форме восьмерки. Нагрузка создается путем подачи в ведерко дроби, равномерно высыпающейся из бункера 7, после поднятия шиберной заслонки 8.

Образец оттискного материала для испытания готовят стандартной формы и размеров в специальной разъемной форме. Форму перед выполнением кладут на стеклянную пластинку. Формовочную массу готовят по инструкции завода-изготовителя. После того как материал схватится, разнимают форму и извлекают образец.

Образец помещают в захваты прибора. Придерживая его левой рукой, правой вращают диск 9 справа налево до тех пор, пока верхний рычаг не поднимется до черты, намеченной на стойке 10, или даже превысит ее на 2—5 мм. После этого вешают ведерко, предварительно проверив правильность положения образца (не должно быть перекосов). Подготовив прибор, нагружают ведерко дробью, подняв заслонку 8. Как только масса груза (дроби с ведерком) достигнет разрушающей величины, образец разрывается, ведерко падает на педаль 11 бункера и подача дроби прекращается.

Ведерко с дробью взвешивают. Прочность на разрыв определяют по формуле:

где Р — масса ведерка с дробью, НМ; 5 —сечение восьмерки в наиболее узкой части, м2.

Определение прочности при сжатии. Метод определения заключается в нахождении нагрузки, при которой наступает разрушение образца во время сжатия при статическом нагружении. Испытание на сжатие осуществляют, помещая образец в форме параллелепипеда или цилиндра между двумя сближающимися при постоянной скорости параллельными плитами из закаленной стали. Во избежание продольного изгиба высота образца должна быть соизмерима с его поперечными размерами. Отношение высоты к минимальному размеру основания должно составлять от 1,5 до 2,9. Предел прочности при сжатии ас вычисляют по формуле:

где Рс — разрушающая нагрузка, МН; S — поперечное сечение образца, м2.

Определение прочности на изгиб. Испытание на изгиб стоматологических материалов проводят с разрушением или без разрушения образца.

Испытание с разрушением образца. Метод основан на определении величины разрушающей силы при изгибе стандартного образца. При испытании на изгиб образец, свободно лежащий на двух опорах, нагружают посередине с помощью нагружающего наконечника, движущегося с постоянной скоростью относительно опор. Метод неприменим к тем материалам (в частности, к некоторым пластмассам), образцы которых не разрушаются при изгибе и у которых при любом прогибе наблюдается возрастание изгибающей нагрузки. Метод основан на определении величины разрушающей силы Р при изгибе свободно лежащего на двух опорах стандартного образца сосредоточенной посередине пролета силой и вычислении напряжения в опасном сечении под действием этой силы. Испытание проводят на копре МК-02. Приготовление образцов рассмотрено при описании в методике определения ударной вязкости.

Запись результатов рекомендуется оформлять в виде таблицы (табл. 97).

Расчет напряжения при изгибе выполняют по формуле: σ = М/W MH/м2, где М — изгибающий момент, который устанавливают по шкале прибора, МН/м2; W — момент сопротивления, который рассчитывают по формуле:

где В — ширина образца, м; h — высота или толщина образца, м.

Испытание без разрушения образца. Для некоторых стоматологических материалов (например, базисных пластмасс) медико-техническими требованиями определены максимальные величины изгиба при установленном нагружении (3500 и 5000 г). Изгиб определяют на приборе, конструкция которого показана на рис. 79. Образец размером 65X10X2,5 мм, свободно лежащий на опорах, подвергается постепенному нагружению на середину при помощи штока 1, на конце которого находится шарик 3 диаметром 3,2 мм. Величину изгиба показывает индикатор 5, наконечник которого свободно опирается на пластинку 6, которая движется вместе со штоком 1. Испытание проводят при температуре 37+1 °С.

Определение ударной вязкости. Методика основана на определении количества работы, необходимой для разрушения ударной нагрузкой стандартного образца, свободно лежащего на двух опорах, как при испытании его на изгиб. Этому испытанию подвергают образцы пластмасс, керамических материалов и др. Величину, характеризующую прочность материала по отношению к ударному изгибу, ударную вязкость находят делением затраченной на излом образца энергии маятника на поперечное сечение образца.

где G — масса маятника, H; h1 и h2 — соответственно высота центра тяжести маятника в исходном положении и после излома образца, м. Ударная вязкость характеризует прочность материала по отношению к ударному изгибу и определяется количеством работы, необходимой для разрушения стандартного образца при испытании его на изгиб ударной нагрузкой, отнесенной к площади поперечного сечения (если образец с надрезом, то сечение определяют в месте надреза).

Образцы испытуемого материала должны иметь форму бруска прямоугольного сечения длиной 15 мм, шириной 10 мм и толщиной 4 мм. Для испытания материалов с особо большой удельной ударной вязкостью готовят образцы с надрезом. Глубина надреза должна быть такой, чтобы остаточное сечение составляло примерно 2/3 первоначального. Ширина надреза 2±0,2 мм. Основание надреза должно быть закруглено. Определение проводят при помощи прибора МК-02 (рис. 80).

Запись результатов испытания рекомендуется оформлять в виде следующей таблицы (табл. 98).

Расчет ударной удельной вязкости проводят по формуле:

где W — установленная по шкале прибора работа удара, затраченная на разрушение образца, кДж; В — ширина образца, м; h — высота или толщина образца, м. У образцов с надрезом величина h равна расстоянию от базиса надреза до противоположной поверхности образца.

Измерение твердости. Твердостью называется способность поверхностного слоя материала противостоять деформации от статического или динамического сжимающего усилия. Испытания на твердость служат для оценки сопротивления материала пластической деформации на его поверхности. Твердость стоматологических материалов определяют одним из следующих способов: способом вдавливания шарика, путем измерения микротвердости, способом Шора.

Способ вдавливания шарика (способ Бринелля) используется для измерения твердости хрупких материалов и эластомеров. Твердость хрупких материалов определяется на специальном прессе. Сущность метода заключается во вдавливании в лежащий на стальной плите образец закаленного полированного стального шарика диаметром 5±0,01 мм. Образец должен иметь толщину не менее 10 мм и гладкую поверхность шириной не менее 15 мм. Вдавливающее усилие со скоростью 100 Н/с плавно повышают до наибольшего значения Р (500 Н для материалов с числом твердости И до 2 МН/м2 и 2500 Н для имеющих твердость более 2 МН/м2). После выдержки в течение 1 мин нагрузка плавно снимается. Твердость по Бринеллю Н определяют делением вдавливающего усилия Р (МН) на площадь 5 (м2) поверхности «лунки», оставшейся на образце после удаления шарика.

где d — диаметр шарика; h — глубина лунки.

Твердость эластомеров может быть установлена при помощи твердомера ТШМ-2. Испытание заключается в измерении глубины погружения в испытываемый образец стального шарика диаметром 5 мм, находящегося под нагрузкой 10 Н в течение 30 с. Число твердости вычисляют по формуле:

Микротвердость определяют на маленьких участках поверхности образца вдавливанием алмазной пирамиды. Ее измеряют при помощи прибора ПМТ-3.

Способ Шора применяют для определения твердости эластичных стоматологических материалов при помощи твердомера ТШМ-2. Определение твердости заключается во вдавливании в образец притуплённой стандартной иглы и в измерении глубины погружения ее в образец размером не менее 15×40 мм при толщине не не менее 6 мм. Результаты испытаний выражают в условных единицах делений шкалы прибора от 0 до 100. Если игла не погружается в образец, стрелка на шкале показывает 100, а при погружении ее на максимальную глубину — 0.

Для пластмасс метод Бринелля не может считаться удовлетворительным. Более точным для твердых пластмасс является метод определения микротвердости. Испытание на твердость при применении малых нагрузок (от 0,02 до 2,0 Н) получило название «испытание на микротвердость». Испытание на микротвердость, проводимое в основном при решении теоретических и практических вопросов металловедения, металлофизики, технологии металлов и т. д., использовано нами при изучении поверхностных свойств полиметилметакрилата, в частности искусственных зубов. Для испытания на твердость вдавливанием под нагрузкой алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине между противоположными гранями 136° предназначен прибор ПМТ-3 (рис. 81).

Микротвердость характеризуется числом твердости Н, которое определяется как частное от деления нагрузки Р на боковую поверхность отпечатка. Расчет проводят по формуле:

где d — длина диагонали отпечатка.

Определение износоустойчивости. Вследствие трения соприкасающихся поверхностей двух материалов различной твердости наблюдается заметный дефект массы Am того из материалов, у которого истираемость больше. Дефект массы (кг) есть функция силы прижима поверхностей F, площади соприкосновения 5, времени истирания т и свойств взаимодействующих материалов, характеризующихся величиной а. Эта зависимость может быть выражена уравнением:

Δm = αFSτ.

Коэффициент пропорциональности а называется коэффициентом истирания данного материала при работе системы испытуемый материал — истирающий материал и имеет разномерность кг/(Н•м•мин). При стандартном истирающем материале величина коэффициента истираемости а может служить показателем устойчивости к истиранию. Метод основан на определении потери массы стандартного образца при обработке его под нагрузкой абразивом.

Образец по форме и размерам должен соответствовать чертежу (рис. 82). Образец изготовляют методом прессования из формовочной массы, приготовленной по инструкции завода-изготовителя. Рабочая поверхность образца (S=1 см2) должна полностью соприкасаться с абразивом.

Описание прибора. Прибор для определения сопротивления пластмассы на истираемость изображен на рис. 83. Образец пластмассы 3 крепится на специальном держателе 2. При работе прибора держатель 2 вместе с образцом перемещается слева направо, контактируя по образующей с вращающимся барабаном 4, на который наложена наждачная бумага. Абразивная бумага укрепляется на барабане пленкой 6. Перемещение держателя осуществляется по линейке 5. Для обеспечения необходимого прижимания образца к истирающей поверхности барабана на держатель 2 накладывают груз в виде тарированных дисков-разновесов 1. Достоинством описанного прибора является возможность получения воспроизводимых и более точных результатов за счет того, что образец пластмассы при перемещении на установленное расстояние истирается свежей поверхностью абразива.

Проведение испытания. Взвешенный с точностью до 0,002 г образец пластмассы укрепляют на держателе 2. Намечают на линейке начальную и конечную точки движения образца по поверхности истирающего барабана. На держатель накла» дывают тарированные диски Массу устанавливают в зависимости от свойства испытуемого материала. Поворотом выключателя 7 из положения 0 в положение 1 приводят прибор в действие и следят за перемещением образца вдоль вращающегося барабана 4. Как только образец достигает конечной точки, прибор останавливают, образец извлекают и взвешивают. Секундомером определяют время истирания т. Испытанию подвергают не менее трех образцов.

Обработка результатов испытания. Коэффициент истирания данного материала при работе пары пластмасса — наждачная бумага численно равен количеству килограммов потерянной пластмассы при давлении 1 Н площади соприкосновения 1 м2 в течение минуты:

где Δm — определяют по разности массы образца до (M1) и после (М2) истирания. Значением коэффициента истираемости характеризуют устойчивость пластмассы истиранию.

Определение усталостной прочности. При воздействии большого числа циклических нагрузок может наступить хрупкое разрушение материала, которое называется разрушением от усталости. Способность материала сопротивляться многократным знакопеременным нагрузкам характеризуется наибольшим напряжением (предел усталости), при котором образец выдерживает без разрушения заранее обусловленное число циклов, принимаемое за базу испытания.

Предел усталости (выносливости) определяют путем испытаний серии образцов при различных, постепенно уменьшающихся нагрузках σ1,  σ2,  σ3 …  σn устанавливая каждый раз число циклов N, доводящее образец до разрушения. Результаты испытаний представляют в виде кривой Велера, изображающей разрушающее напряжение, как функцию от числа циклов. Предел усталости базисных пластмасс обычно вычисляют при симметричных циклических нагрузках, используя машины типа изображенной на рис. 84, в которых вращающийся образец изгибается постоянным грузом Р, подвешенным с помощью подшипника к его концу. Для испытания стоматологических конструкционных пластмасс принята нагрузка 17,2 МН/м2. Акриловые материалы выдерживают при этом 1,5•106 циклов.

Определение деформационных свойств. Упругопрочностные свойства стоматологических эластичных материалов характеризуют следующими показателями, которые обычно определяют, используя пластометр (рис. 85): модулем упругости, мягкостью, упругим последействием, пластичностью и эластичной деформацией (рековери). Модуль упругости характеризует жесткость материала и определяется отношением нормального напряжения к соответствующему относительному удлинению при простом растяжении или простом изгибе стандартного образца в пределах пропорциональности.

Модуль упругости вычисляют по формуле:

где ΔР —приращение нагрузки, МН; l — база тензометра, м; Δl — приращение деформации, м; S — поперечное сечение (исходное), м2.

Мягкость — отношение величины деформации образца под действием сжимающего усилия к его средней высоте.

где h0 — первоначальная высота образца, мм; h1 — высота образца, находящегося под воздействием усилия 10 Н в течение 3 мин, мм. Упругое последействие N определяется отношением остаточной (пластичной) деформации образца после разгрузки и «отдыха» к общей деформации сжатия:

где h2 — высота образца после снятия нагрузки и 3 мин «отдыха» при комнатной температуре, мм.

Пластичность Р представляет собой отвлеченную величину, учитывающую обе предыдущие характеристики — М и N.

Эластичная деформация (рековери) определяется по формуле:

Определение эластичной и остаточной деформации. Образец изготовляют в металлической форме в виде кольца, высота которого 18 мм, внутренний диаметр 12 мм, наружный — 24 мм. Форму помещают на гладкую пластинку, заполняют оттискным материалом и для удаления избытка материала сверху накладывают еще одну пластинку. При исследовании тиоколовых и силиконовых материалов через 2 мин после смешения исходных компонентов форму с двумя пластинами помещают в водяную баню (температура воды 37±1°С). Через 7,5 мин после начала смешения образец вынимают из водяной бани, извлекают из формы и через 0,5 мин подвергают испытанию. Образец альгинатного материала испытывают через 10 мин после порошка с водой.

Для структурирования форму с материалом выдерживают в термостате при температуре 37±1°С и влажности 100%. Приготовление формовочных масс проводят по инструкции на пластомере. Образец, высота которого h0, помещают на стол прибора и накладывают на него металлическую пластинку, на которую опирается ось индикатора. Образец силиконового или тиоколового материала подвергают такой нагрузке, чтобы удельное давление составило 0,1 МН/м2. Образец альгинатного материала подвергают нагрузке 0,05 МН/м2. Давление повышают постепенно в течение 10 с. Через 30 с после достижения максимального давления снимают показания на шкале индикатора. Образец снимают с прибора, дают выдержку 2 ч и микрометром замеряют его высоту. Производят испытания не менее 3 образцов. Величину эластичной деформации (рековери) определяют по формуле:

R1=h2 — h2 мм,

где h1 — высота образца под нагрузкой, мм; h2 — высота образца после снятия нагрузки, мм. Относительную деформацию определяют по формуле:


где h0 — первоначальная высота образца, мм.

Пластичность является критерием деформации образца определенных размеров под воздействием постоянного давления при данной температуре и заданном времени. Необходимое оборудование и материалы:

  • 1) пластомер;
  • 2) секундомер;
  • 3) микрометр;
  • 4) фарфоровый тигель;
  • 5) медная форма-пластина толщиной 6 мм, имеющая 10 отверстий, диаметр которых 10 мм;
  • 6) термостат;
  • 7) полоски целлофана.

Образец воска расплавляют в фарфоровом тигле, установленном в термостате при температуре 95°С, и расплавленную массу с небольшим избытком заливают в отверстия формы, которая находится на стеклянной пластинке. На форму накладывают вторую стеклянную пластинку и дают воску застыть настолько, чтобы избыток можно было срезать острым ножом. После отверждения образцы выталкивают из отверстий формы и микрометром измеряют их высоту. Образец испытывают также на пластометре (см. рис. 85) в водяной бане, которую ставят на стол пластометра. Определение пластичности проводят при различных температурах и давлениях в зависимости от вида воска. Пластичность базисного воска оценивают при 35°С, воска для вкладок при температуре 37,5 и 38 °С. При каждой температуре испытывают два образца. На дно водяной бани, нагретой до температуры 35 °С или другой, помещают образец на 20 мин. Под образец и на него накладывают целлофан и прижимают его диском пластометра с нагрузкой 20 Н. Образец под нагрузкой выдерживают 10 мин. После выдержки извлекают из бани образец, дают ему остыть и микрометром измеряют его высоту.

Пластичность образца воска П определяют по формуле:

где h0 — высота образца до испытания, мм; h1 — высота образца после испытания, мм. Пластичность базисного воска при 35 °С должна находиться в пределах 5—30. При 37,5 °С пластичность воска для вкладок 1,5%, при 38°С — 1—2,5%.

Испытание материалов на сжатие. Лабораторная работа

Лабораторная работа № 2

Цель работы – изучить поведение различных материалов и определить их механические характеристики при статическом сжатии.

Основные сведения

Испытания материалов на сжатие проводят на специальных прессах или универсальных испытательных машинах по специальным методикам: для стали и чугуна используется ГОСТ 25.503-80, бетона — ГОСТ 10.180-90, древесины поперек волокон ГОСТ 16483.11-72, древесины вдоль волокон ГОСТ 16483.10-73.

Параметры образцов, видео и результаты испытаний на сжатие:

Образцы материалов для испытания на сжатие изготовляются в виде цилиндров высотой h и диаметром d . Для чугуна, например, рекомендуется диаметр от 10 до 25 мм. Отношение h/d должно быть в пределах от 1 до 2. При значении h/d >2 сказывается влияние продольного изгиба. При значении h/d<1 в большей степени сказывается влияние сил трения, возникающих между торцами образца и опорными плитами машины.

Силы трения тормозят развитие деформации у торцов образца, чем и объясняется его бочкообразная форма в результате испытаний. Одним из способов уменьшения сил трения является смазывание торцов образца графитом, графитовой смазкой или парафином.

Образцы из искусственного камня (цементного или иного раствора) изготавливаются в виде кубиков или цилиндров.

Деревянные образцы изготавливают в виде прямоугольной призмы с основанием 20 х 20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм или кубиков со стороной 20 мм и более.

Пластичные материалы (мягкая сталь, медь и др.) одинаково хорошо работают на растяжение и сжатие, поэтому испытание на сжатие является дополнением к испытанию этих материалов на растяжение.

Для пластичных материалов модуль упругости Е, предел упругости и предел текучести при сжатии примерно те же, что и при растяжении. При сжатии пластичных материалов сила постоянно возрастает (кривая I рис. 2.1), при этом величину напряжений, соответствующих разрушающей силе, определить невозможно, так как образец не разрушается, а превращается в диск (рис. 2.2,а).

Характеристики, аналогичные относительному удлинению и относительному сужению при разрыве, при испытании на сжатие также получить невозможно.

Испытанию на сжатие подвергают главным образом хрупкие материалы, которые, как правило, лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению, и применяются для изготовления элементов, работающих на сжатие. Для их расчета на прочность необходимо знать характеристики материалов, получаемые при испытании на сжатие.

На рис. 2.1 кривая 2 показывает диаграмму сжатия чугуна, из которой видно, что закон Гука выполняется лишь приближенно в начальной стадии нагружения.

Верхняя точка диаграммы соответствует разрушающей нагрузке Fmax, определив которую, вычисляют предел прочности материала на сжатие σспч=Fmax/A

Рис. 2.1. Диаграммы сжатия:

1 – малоуглеродистой стали; 2 – чугуна; 3 – бетона;

4 – сосны вдоль волокон; 5 – сосны поперек волокон

Разрушение чугунного образца происходит внезапно при незначительных остаточных деформациях. Разрушению предшествует образование трещин, расположенных приблизительно под углом 45° к образующим боковой поверхности образца, т.е. по линиям действия максимальных касательных напряжений (рис. 2.2,б).

Характер разрушения образцов из бетона (цементного раствора, камня) показан на рис. 2.2,в – при наличии сил трения между плитами машины и торцами образца. Разрушение происходит путем выкрашивания материала у боковых поверхностей в средней части образца. Трещины образуются под углом 45° к линии действия нагрузки.

При снижении сил трения за счет нанесения слоя парафина на опорные поверхности образца разрушение происходит в виде продольных трещин, материал расслаивается по линиям, параллельным действию сжимающей силы, и сопротивление материала уменьшается (рис. 2.2, г).

Диаграмма сжатия бетона показана на рис. 2.1, кривая 3. Из диаграммы видно, что рост нагрузки сопровождается упругими деформациями вплоть до разрушения, что вообще характерно для хрупких материалов.

Рис 2.2. Вид образцов из различных материалов до и после испытания на сжатие:
а – малоуглеродистая сталь; б – чугун;
в – цементный раствор без смазки торцов;
г – цементный раствор со смазкой торцов;
д – дерево вдоль волокон;
е – дерево поперек волокон

Особым своеобразием отличается сопротивление сжатию древесины как материала анизотропного и обладающего волокнистой структурой. При сжатии, как и при растяжении, древесина обладает различной прочностью в зависимости от направления сжимавшей силы по отношению к направлению волокон.

Видео сжатия древесины вдоль волокон

Сжатие древесины поперек волокон

На рис. 2.1 изображены диаграммы сжатия образцов из древесины одной породы. Кривая 4 иллюстрирует сжатие образца вдоль волокон, а кривая 5 — поперек волокон. При сжатии вдоль волокон древесина значительно (в 8-10 раз) прочнее, чем при сжатии поперек волокон.

При сжатии вдоль волокон образец разрушается вследствие сдвига одной части относительно другой (рис. 2.2, д), а при сжатии поперек волокон древесина склонна к прессованию и не всегда удается определить момент начала разрушения (рис. 2.2, е).

Порядок выполнения и обработка результатов

Предложенные для испытания образцы замеряют и, поочередно устанавливая их между опорными плитами машины УММ-20, подвергают статическим нагружениям, в процессе которых на диаграммном аппарате производится запись диаграмм сжатия соответствующих материалов. По контрольной стрелке шкалы силоизмерителя фиксируются максимальные нагрузки для каждого из образцов.

По полученным диаграммам сжатия определяют максимальную нагрузку сжатия стального образца и разрушающие нагрузки для других образцов, корректируя их значения с показателями стрелки силоизмерителя, записывают показания в журнал испытаний. Далее определяют характерные значения напряжений и производят записи в журнал испытаний.

Необходимо сделать зарисовку разрушенных образцов и описать характер их разрушения. Дать сравнительную характеристику работы испытанных материалов.

Контрольные вопросы

  1. Какой вид имеет диаграмма сжатия стали? В чем отличие этой диаграммы от диаграммы растяжения?
  2. Какие механические характеристики можно определить по диаграмме сжатия стали?
  3. Каков вид диаграммы сжатия чугуна, бетона? Каков характер разрушения образцов из этих материалов?
  4. Какие механические характеристики определяют для хрупких материалов при их испытании на сжатие?
  5. Какой вид имеет диаграмма сжатия дерева вдоль волокон и какие механические характеристики можно определить по ней?
  6. Как разрушается дерево при сжатии вдоль и поперек волокон? В каком направлений дерево обладает лучшими механическими свойствами?
  7. Какие характеристики материала можно получить при испытании на сжатие малоуглеродистой стали, чугуна, бетона, дерева?
  8. Почему образцы из малоуглеродистой стали и из чугуна при сжатии приобретают бочкообразную форму? Почему это явление не наблюдается у бетонных образцов?

Определение модуля упругости I рода для стали >
Примеры решения задач >

Физико-механические испытания бетона – Схемы проведения

Несмотря на существующие требования к компонентам и технологическому процессу приготовления бетонной смеси, механические испытания бетона необходимо проводить для проверки его качества. Это связано с чрезвычайной важностью соответствия материала требуемым проектным характеристикам. В процессе приготовления раствора могут быть допущены ошибки, нарушена технология производства. Лабораторные испытания бетона, поставляемого на строительную площадку, необходимы для:

Оценки: [XX / XX]
Всего вопросов: [TQ]
Количество отвеченных вопросов: [AQ]
Количество неотвеченных вопросов: [UQ]