СФ Т ГА С У МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет» (ТГАСУ) TNE ASSOCIATION OF EUROPIAN CIVIL ENGINEERING FACULTIES A SSOC IATION OF EU ROP EAN C IVIL E NGIN EER IN G FA CU LTIES Строительный факультет Кафедра «Строительная механика» Журнал лабораторных работ по дисциплине “Сопротивление материалов” Студент: ________________________________ группы: ________________________________ ТОМСК 2011 г. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА Цель работы: установление опытным путем зависимости между нагрузкой и удлинением образца при растяжении до момента его разрыва; определение величины основных механических характеристик материала образца (предела пропорциональности ПЦ, предела текучести физического Т, истинного сопротивления разрыву SК, временного сопротивления материала В, относительного удлинения δ и относительного сужения после разрыва Ψ. Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта Рис. 1. 1. Измеряем размеры образца до начала испытания (рис. 1): Диаметр образца d0 = см . Начальная длина l0 = см. Рабочая длина lр = см. Площадь сечения: A0 d 2 4 4 см2. 2. Измеряем размеры образца после испытания (рис. 2): Рис. 2. Конечная длина lк = см. 2 Диаметр шейки dш = см. Площадь сечения в месте разрыва: A ш d ш2 4 см2. 4 3. Экспериментально фиксируем значения нагрузок Нагрузка, соответствующая пределу текучести Fт = кг . Наибольшая нагрузка при испытании Fmax = кг. Нагрузка в момент разрыва Fp = кг. Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности FПЦ Fmax h пц = h max кг. Рис.3. 4. Определяем механические характеристики материала Предел пропорциональности ПЦ - наибольшее напряжение, до которого деформации прямо пропорциональны напряжениям. пц Fпц А0 МПа. Предел текучести Т - напряжение, при котором деформации растут без заметного увеличения нагрузки F Т т А0 МПа. Временное сопротивление В (предел прочности) - максимальное напряжение (определенное без учета изменения площади поперечного сечения в процессе 3 нагрузки) выдерживаемое материалом при растяжении. F max в А0 МПа. МПа. МПа. Условное напряжение в момент разрыва: русл Fр А0 Истинное напряжение в момент разрыва: ист р Fр Аш Истинное сопротивление разрыву: SK FВ АК МПа. Относительное удлинение образца, %: К 0 100 0 100 . Относительное сужение образца после разрыва, %: A0 АК 100 A0 100 . 5.Данные и результаты лабораторной работы сводим в табл. 1. Таблица 1 Протокол механических испытаний Размеры образца Напряжения, Матер Усилия, кг до после МПа иал испытания испытания образ ца d0, A0, ℓ0, dШ, AK ℓК, FПЦ F FВ ПЦ Т В SK Т 2 2 см см см см см см Относител ьные деформаци и, % 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ Цель работы: опытное определение величины модуля продольной упругости материала. Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта 1. Стальной образец (рис.4) нагружаем растягивающей силой с шагом 250 кг., снимаем показания с рычажного тензометра (рис. 5) заносим данные в таблицу 2. Рис.4. Рис.5. Таблица 2. Показания рычажного тензометра F кг 1 0 2 250 3 500 4 750 5 1000 6 1250 7 1500 ∆F кг l мкр. ∆l мкр. ∆lср мкр. 250 № п/п 2. Определяем модуль продольной упругости: E F l 250кг 2 см l СР A0 ....................мкр 0,0001 .....................см 2 МПа. 5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВА НА СЖАТИЕ Цель работы: опытное определение величин временного сопротивления при сжатии вдоль и поперек волокон. b h Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта Вид испытываемого образца (рис. 6). Для образца, испытываемого на сжатие вдоль волокон и для образца, испытываемого на сжатие поперек волокон, выполнить: d a Рис. 6 1. Замеряем размеры образцов а, b, h до испытания с точностью до 0,1 мм. а1 = мм; b1 = мм; h1 = мм; а2 = мм; b2 = мм; h2 = мм. Вычисляем площади поперечных сечений образцов: А1 = а1 ∙ b1 ∙ 10-6 = м2 . А2 = а2 ∙ b2 ∙ 10-6 = 2. м2. Вставляем первый образец между захватами машины и производим испытание образца на сжатие вдоль волокон. Постепенно увеличивая нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину разрушающей нагрузки FB1 = Н c точностью до величины минимального деления шкалы силоизмерителя. Вставляем второй образец между захватами машины и производим испытание образца на сжатие поперек волокон. Постепенно увеличивая нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину разрушающей нагрузки FB2 = Н. Диаграммы сжатия деревянного образца вдоль и поперек волокон: 6 3. Вычисляем временные сопротивления σВ1 и σВ2: B1 FB1 = a1 b1 Па. B 2 FB 2 = a2 b2 Па. 4. Результаты вычислений заносим в табл. 3. Таблица 3 Протокол механических испытаний. Материал образца Размеры образца а, мм b, мм h, мм Временное сопротивлен ие σB, МПа (σ 1, 2) Разрушающая нагрузка FB, H A, м2 Дерево вдоль волокон Дерево поперек волокон ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО И ЧУГУННОГО ОБРАЗЦА НА СЖАТИЕ Цель работы: 1. Определить механические характеристики материалов: для пластичных – предел текучести, для хрупких – предел прочности. 2. Сравнить поведение и характер разрушения пластичных (мягкая сталь, медь) и хрупких (чугун, бетон) материалов при их испытании на сжатие. Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта Вид испытываемого образца (рис. 7). Для образца, испытываемого на сжатие вдоль волокон и для образца, испытываемого на сжатие поперек волокон, выполнить: 1. Перед испытанием необходимо измерить высоту h0 и диаметр образцов из стали и чугуна d0. Вычисляем площади поперечных сечений образцов: Рис. 7. A 1 d 02 4 d 02 A 2 4 4 4 м2 . м2 . 7 2. Вставляем стальной образец между захватами машины и производим испытание образца на сжатие вдоль волокон. Постепенно увеличивая нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину разрушающей нагрузки FB1 = Н c точностью до величины минимального деления шкалы силоизмерителя. Вставляем чугунный образец между захватами машины и производим испытание образца на сжатие. Постепенно увеличивая нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину разрушающей нагрузки FB2 = Н c точностью до величины минимального деления шкалы силоизмерителя. F F FВ FПЦ Диаграмма сжатия стального образца Диаграмма сжатия чугунного образца 3. Вычисляем временные сопротивления σВ1 и σВ2: предел текучести и предел прочности B1 FB1 = A1 Па. B 2 FB 2 = A2 Па. 4. Результаты вычислений заносим в табл. 4. Таблица 4 Протокол механических испытаний. Материал образца Размеры образца d0, мм h0, мм A, м2 Разрушающая нагрузка FB, H Временное сопротивлен ие σB, МПа (σ 1, 2) Сталь Чугун 8