Определение модуля сдвига

Для определения модуля сдвига стальной образец с закрепленным на нем приспособлением для замера взаимного угла закручивания устанавливается в захваты машины. Предварительно измеряют диаметр образца с точностью 0,1 мм.

Стрелку силоизмерительного устройства устанавливают на ноль.

Так как в пределах упругости деформации малы, то нагружение образца осуществляем вручную, очень медленно.

Для предварительного обжатия концов образца в захватах машины дается небольшая нагрузка порядка 5 Нм.

При этой нагрузке вновь устанавливают на ноль стрелки силоизмерительного устройства и индикатора. Давая одинаковые приращения нагрузки (величину ступени нагружения указывает преподаватель), продолжается нагружение образца ступенями (4-5 раз) и каждый раз фиксируются показания индикатора. Все данные сводятся в таблицу 4.2.

Назначая ступень нагружения необходимо обратить внимание на то, чтобы величина крутящего момента не превысила - момента соответствующего пределу пропорциональности. Если образец имеет тот же диаметр, что и в первом опыте, то значение можно, ориентировочно взять из диаграммы кручения для стального образца. Если же диаметр иной, то значение вычисляется по формуле

, (4.4)

где - предел пропорциональности для стали (из первого опыта);

- полярный момент сопротивления сечения образца.

Закончив испытание, образец следует разгрузить.

Обработка результатов

Снимается с машины диаграмма кручения. Зная величину наибольшего (разрушающего) крутящего момента (по шкале силоизмерительного устройства), а также соответствующий ему угол закручивания образца при разрушении (по большому и малому лимбу), определяются масштабы по осям диаграммы для стального и чугунного образцов.

= … Нм/мм, = … град/мм.

Используя масштаб, по диаграмме устанавливается величина момента, соответствующего пределу пропорциональности ( ).

Величина предела пропорциональности при кручении определяется по формуле

. (4.5)

Величина предела прочности (временного сопротивления) при кручении не может быть определена точно.

Для стали рекомендуется приближенная формула из теории пластичности

. (4.6)

Для чугуна приближенно можно считать

. (4.7)

Сравнение пластических свойств материалов проводится по относительному углу закручивания , определяемому по формуле

, (4.8)

где - полный угол закручивания до разрушения, фиксируемый по лимбу.

Исходные данные и результаты опыта заносятся в таблицу 4.1.

Модуль сдвига для стали определяется по формуле, аналогичной формуле (4.2)

,

где - приращение крутящего момента;

- среднеарифметическое значение приращения угла закручивания, соответствующее приращению крутящего момента;

- расстояние между осями шайб измерительного устройства (рис. 4.4).

Для установления зависимости между и вызываемым им углом закручивания , строится диаграмма . По оси ординат в некотором масштабе откладывается величина крутящего момента , по оси абсцисс - соответствующее ему значение угла , определяемое по формуле (4.3). Данные для построения взять из таблицы 4.2.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет

по лабораторной работе «Определение механических свойств материалов при кручении»

3. Цель работы: ____________

4. Оборудование, приспособление, инструмент: _____________

5. Эскизы образцов (зарисовать, указать материал) и схема замера взаимного угла поворота сечений (рис. 4.4).

6. Результаты сравнительных испытаний образцов из стали и чугуна сводятся в таблицу 4.1.

Таблица 4.1