Техническая механика. Лабораторные работы, примерв решения задач

Машиностроительное черчение
Начертательная геометрия
Техническая механика
ТРЕНИЕ  СКОЛЬЖЕНИЯ
ТРЕНИЕ  КАЧЕНИЯ
ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА НА РАСТЯЖЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ
ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА СРЕЗ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ  МОДУЛЯ СДВИГА
  ИСПЫТАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ВИНТОВЫХ ПРУЖИН
ИССЛЕДОВАНИЕ  УСТОЙЧИВОСТИ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Статика
Плоская система сходящихся сил
Определить модуль и направление силы
Метод сечений
Напряжения, растяжение сжатие
Изгиб
Балка с защемлённым концом
Расчеты на прочность при изгибе
Элементы кинематики и динамики
Поступательное движение твёрдого тела
Динамика
Понятие о трении
Детали машин и механизмов
Сварка
Контрольная работа
Проверить прочность колонны
расчет на прочность при растяжении
Для заданной консольной балки
Вал вращается в подшипника
Инженерная графика
 

ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА СРЕЗ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 по дисциплине «ТЕХНИЧЕСКАЯ  МЕХАНИКА»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Опытное определение предела прочности материалов на срез и соотношения между пределами прочности материала на срез и на растяжение. 

ОБОРУДОВАНИЕ

1. Разрывная машина марки УММ – 5

2. Приспособление для испытания образца на срез

3. Образцы для испытаний

4. Штангенциркуль

ПОЯСНЕНИЯ  К РАБОТЕ

Многие элементы конструкций, служащие для соединения деталей (болты, винты, заклепки, шпонки, шлицы, швы сварных соединений и т.д.), воспринимают нагрузки, перпендикулярные их продольной оси. Это значит, что в процессе работы они испытывают действие поперечных сил, в результате чего происходит деформация сдвига. Сдвигом называется такой вид деформации, при котором в любом поперечном сечении бруса возникает только поперечная сила. Деформация сдвига, доведенная до разрушения материала, называется срезом. При срезе в сечениях бруса возникает также только один внутренний силовой фактор – поперечная сила Q, а значения остальных равны нулю. Расчет деталей, работающих на срез, основан на теории чистого сдвига.

Действительные условия работы рассматриваемых деталей очень сложные и учитывают также напряжения растяжения, сжатия и изгиба. Поэтому практические расчеты этих деталей носят весьма условный характер и базируются на следующих допущениях:

1) в поперечном сечении возникает только один внутренний силовой фактор – поперечная сила Q;

2) касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределены по его площади равномерно;

3) в случае, когда соединение осуществлено несколькими одинаковыми деталями (заклепками, болтами, штифтами и т.д.), принимается, что все они нагружены одинаково.

 Рассмотрим листы, соединенные заклепками (рис. 1).

 

 Рис. 1. Заклепочное соединение

От внешних сил F, действующих на соединенные листы, заклепка испытывает деформацию среза по поперечному сечению ab. В этом сечении возникает только один внутренний силовой фактор – поперечная сила Q = F. Под действием силы Q в сечении ab возникают касательные напряжения среза, tСР. Они распределяются равномерно по всему сечению, а их значение определяется формулой:

  = , (1)

 где n – число заклепок;

i – число плоскостей среза;

А – площадь сечения одной заклепки.

Для круглой заклепки A = ,

 где d – диаметр заклепки.

В данном соединении i = 1; n = 1;

Таким образом, зная величину силы среза, материал срезаемого образца и его размеры, по формуле (1) можно вычислить касательные напряжения среза.

Используя вместо заклепки пруток из какого-либо материала (n = 1), можно найти касательные напряжения среза по формуле:

  (2)

При расчете заклепочных соединений, зная материал заклепок, по формуле (2) можно определить количество заклепок, задавшись значением их диаметра, или, задавшись числом заклепок, найти их диаметр. Считается, что все заклепки нагружены одинаково.

ЗАДАНИЕ

При подготовке к лабораторной работе студент должен:

– знать устройство и принцип работы разрывной машины УММ – 5 и приспособления для испытания образцов на срез;

 – знать основные виды нагружения бруса;

 – знать, какой вид нагружения называется сдвигом (срезом);

 – знать закон Гука при сдвиге и формулы для расчета напряжений;

– знать величину модуля упругости материала при сдвиге и единицы его измерения;

  – уметь выполнять расчеты по определению касательных напряжений среза;

  – ответить на контрольные вопросы;

 – правильно оформить отчет по лабораторной работе.

РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ

1. Установить приспособление для испытаний образцов на срез в машину.

2. Установить образец в приспособление.

3.  Дать нагрузку до среза образца. Снять показание нагрузки.

4. Определить предел прочности материала образца на срез.

5. Определить соотношение между пределами прочности материала на срез и на растяжение.

6. Сделать выводы. 

 

Рис. 2. Приспособление для испытания образцов на срез:

1 – верхний захват; 2 – нижний захват; 3 – матрица; 4 – пуансон; 5 – образец 

 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Образец из алюминия.

Марка алюминия АД1.

Сечение – круг. Диаметр d = мм. Предел прочности на растяжение

sВ = МПа.

 Разрывная нагрузка F = Н.

 Предел прочности на срез:

  ,

где i = 2 – число плоскостей среза.

 После подстановки значений, получим:

 

  = МПа

 2. Образец из дерева.

  Порода древесины – сосна. Сечение – квадрат со стороной a = мм. Предел прочности на растяжение sВ = МПа. Разрывная нагрузка F = Н.

Предел прочности на срез:

 

  =  = МПа

 3. Образец из стали.

Марка стали:  сталь Ст 3. Предел прочности на растяжение sВ = 410 МПа. 

Сечение – круг. Диаметр d = 3,0 мм. Разрывная нагрузка F =  3200 Н.

 Предел прочности на срез:

  

 После подстановки значений, получим:

  = ≈ МПа

 4. Соотношение пределов прочности стали на растяжение   и на срез

  =

 Предел прочности стали на растяжение  был определен ранее (лабораторная работа № ).

 

В Ы В О Д Ы

 1. Опытным путем были определены пределы прочности на срез () алюминия, дерева и стали.

 2. Значения пределов прочности  испытанных материалов оказались близкими к табличным.

  3. Отношение пределов прочности стали на срез и на растяжение   лежит в пределах табличных значений (0,5…0,7).

 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Что такое сдвиг и чем деформация среза отличается от деформации сдвига?

  2. Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечных сечениях образца при срезе?

 3. Как касательные напряжения при срезе распределяются по поперечному сечению бруса?

 4. Как нагружены одинаковые детали соединительного элемента?

  54. Какую практическую ценность представляют испытания материалов на срез?

6. По какой эмпирической формуле можно определить предел прочности стали на срез, зная предел ее прочности на растяжение?

7. Какому виду нагружения (растяжению, сжатию или сдвигу) материал сопротивляется хуже всего?

Техническая механика. Лабораторные работы, примеры решения задач