Реферат Курсовая Конспект
ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ - раздел Механика, МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ ...
|
Испытание на изгиб — один из основных и широко распространенных видов испытания материалов [2] — рекомендуется для определения механических свойств хрупких и малопластичных при растяжении металлов (чугунов, инструментальных сталей, литых сталей и сплавов), чувствительных к перекосу и требующих специальных мер его предотвращения при испытании на растяжение. Этот метод применяется, для оценки склонности к хрупкому разрушению высокопрочных сталей (метод «приборного изгиба»), а также при определении вязкости разрушения и чувствительности к острым трещинам. Им широко пользуются в практике коррозионных испытаний и при приемочном контроле материалов как технологической пробой для оценки пластичности и штампуемости материала, качества сварки и т. п. Существует два способа испытания на изгиб. Чистый (круговой) изгиб (рис. 1, а) с нагруженном образца через жесткую траверсу двумя силами Р/2, приложенными на одинаковых расстояниях (плечах) от опор, при этом эпюра изгибающих моментов имеет форму трапеции, на длине l изгибающий момент М постоянен и равен (Р/2)а. Испытание на изгиб сосредоточенной силой, приложенной в середине пролета l (см. рис. 1, б), при этом эпюра изгибающих моментов—треугольник с наибольшим моментом М в середине длины образца, равным (Р/4)1.
Изгиб от сосредоточенной силы более распространен, однако предпочтительнее испытания на чистый изгиб, позволяющие более надежно оценивать механические свойства материала.
Используемые образцы представляют собой стержни прямоугольного, реже квадратного или круглого сечений. Длина образца обычно на 40—60 мм больше, чем расстояние между опорами, которое для уменьшения смятия образца под опорой задается равным (10—20)h, где h—высота сечения или диаметр образца (обычно h =10—30 мм). Ширина образца прямоугольного сечения должна быть меньше трех толщин, иначе за пределом упругости из-за стеснения деформации по ширине образца в нем создается двухосное напряженное состояние. Образцы из чугунных отливок, как и метод их испытания на изгиб в целом, регламентированы ГОСТом 2055—43.
* (ГОСТ 14019—68. Проба на загиб в холодном и горячем состоянии;
ГОСТ 14019—68. Проба на закаливаемость загибом; ОСТ 1685. Проба на свариваемость загибом; ГОСТ 13813—68. Проба на перегиб; ГОСТ 3728—66. Трубы. Метод испытания на загиб;
ГОСТ 1579—63. Проволока. Испытание на перегиб).
Испытания на изгиб проводятся на универсальных машинах, которые имеют специальные приспособления в виде траверс с укрепленными на них опорами и нажимными клиньями для передачи нагрузки на образец. Для уменьшения трения опоры выполняются в виде роликоподшипников.
При испытаниях на изгиб по силоизмерителю машины отмечают действующее усилие и пересчитывают по нему, как было показано выше, значение изгибающего момента; прогиб образца измеряют обычно в середине пролета, в сечении с наибольшим прогибом, диаграммными аппаратами, которыми снабжены машины типа ИМ, пресс Гагарина и т. п. или с помощью индикаторных и стрелочных тензометров. Исходной кривой при изгибе служит диаграмма «нагрузка—прогиб» (рис. 2). При использовании проволочных тензодатчиков сопротивления, наклеиваемых на образец, измеряют удлинение ,
которое пересчитывают на прогиб: для чистого изгиба ; для изгиба сосредоточенной силой . При чистом изгибе в поперечных сечениях прямоугольных образцов на длине l возникают только нормальные напряжения, наибольшие у поверхности (рис. 3, а). Для достаточно узкого образца можно считать, что материал находится в одноосном напряженном состоянии.
В широких образцах () возникает двухосное напряженное состояние: поперечные деформации затруднены тем больше (это относится как к чистому изгибу, так и изгибу сосредоточенной силой), чем шире образец. При изгибе сосредоточенной силой помимо изгибающих моментов, вызывающих нормальные напряжения, возникают перерезывающие силы Q и соответствующие им касательные напряжения , которые действуют попарно в сечениях, параллельных и перпендикулярных оси образца.
Касательные напряжения достигают максимума в центре образца (см. рис. 3,б), где нормальные равны нулю. Касательные напряжения могут оказать существенное влияние на прочность и жесткость при изгибе лишь в случае короткого образца, когда , где h и l — высота и длина образца.
Результаты испытаний образцов на изгиб представляются в виде диаграмм изгиба в координатах
«изгибающее усилие—стрела прогиба», по которым определяются пределы пропорциональности ,
упругости, текучести и прочности . По формулам упругого изгиба могут быть определены , и для любых и предел прочности — для хрупких материалов: - для случая изгиба сосредоточенной силой и, где Р – нагрузка; W – момент сопротивления;
l - расстояние между опорами или а — между точками приложения нагрузок (см. рис. 1). Значения сопротивления малым упруго-пластическим деформациям (,,) определяются с теми же допусками на остаточную деформацию, что и при растяжении.
Для определения напряжений при значительных пластических деформациях (например, ) эти формулы непригодны, тем более, что многие достаточно пластичные материалы при изгибе не разрушаются.
Отличительной особенностью испытаний на изгиб, также как и на кручение, является неравномерное распределение напряжений по сечению образца. Вследствие этого при изгибе, также как и при кручении, различают два вида предела текучести [5]: номинальный, рассчитываемый по формулам упругого изгиба в предположении линейного распределения напряжений по сечению вплоть до достижения крайними растянутыми волокнами заданного допуска на остаточное удлинение при определении предела текучести, и реальный, учитывающий действительное распределение напряжений по сечению образца при изгибе и определяемый как истинное напряжение, при котором в крайних волокнах образца возникает остаточная деформация, равная по величине заданному условному допуску. Обычно при определении пределов текучести при изгибе, также, как и при растяжении, принимается допуск на остаточное удлинение, равный 0,2%.
Номинальный предел текучести при изгибе, значение которого используется в инженерных расчетах, для большинства металлических материалов приблизительно на 20% превосходит предел текучести при растяжении.
Реальный предел текучести, используемый обычно в исследовательских целях, например, для' сопоставления сопротивления малым упруго-пластическим деформациям при разных видах нагружения, рек9мендуется определять при испытании прямоугольного образца на чистый изгиб графически по диа- ' грамме «наибольшее нормальное напряжение — наибольший сдвиг», полученной последовательным пересчетом из диаграмм «изгибающее усилие — прогиб» и «изгибающий момент — удлинение»: ; . Наибольшее нормальное напряжение находят по формуле [3] , где — угол наклона касательной к упругой линии изогнутого образца ().
Производная - касательная к кривой определяется графически с помощью зеркальной линейки (см. стр. 44). По кривой Smax=f(е) при допуске на =0,2% находят истинный предел текучести при изгибе, значение которого, как показал эксперимент [б], совпадает с пределом текучести при растяжении, что указывает на отсутствие влияния неоднородности распределения напряжений (имеющейся при изгибе и отсутствующей при растяжении) на реальный предел текучести.
Изгиб широких образцов, главным образом из стальных листов, был предложен как метод оценки их склонности к хрупкому разрушению [7]. Образец c соотношениями размеров , ,
(b u h ширина и толщина образца; l - расстояние между опорами; R—радиус нагружающего клина) нагружается сосредоточенной силой; при этом создается стеснение деформации по ширине образца и таким образом — двухосное напряженное состояние. При испытании необходима запись диаграммы в координатах «усилие—стрела прогиба», так как основной критерий оценки склонности к хрупкому разрушению (так называемый «бендтест, параметр») определяется из диаграммы как разность максимальной и критической нагрузок или, точнее, как разность напряжений, соответствующих этим нагрузкам. Уменьшение разности () свидетельствует об увеличении склонности к хрупкому разрушению.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ... ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ Испытания на растяжение производятся на...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов