Лабораторные работы по технической механике 
Лабораторная работа №1. 
  
Испытание материалов на растяжение 
 
  | 
   Цель работы:  
   
   | 
  
   1.  
  Изучить поведение
  материала при растяжении до разрушения. 
  2.  
  Получить диаграмму
  растяжения, установить механические характеристики материала образца, предел
  прочности, предел текучести, остаточное относительное удлинение при  разрыве. 
   | 
  
 
  | 
   Оборудование: 
   
   | 
  
   1.  
  Разрывная машина РМП –
  100 
  2.  
  Набор образцов 
  3.  
  Штангель-циркуль 
   | 
  
 
  
Порядок
выполнения работы 
1.    
Образец укрепить в
захватах машины. 
2.    
Штангель-циркулем измерить
длину образца. 
3.    
Включить машину. 
4.    
В процессе испытания
образца записывать показания приборов,  измеряющих величину силы нагружения и
удлинения образца. 
5.    
В момент разрыва образца
выключить машину. 
6.    
Измерить длину образца
после разрыва и диаметр в месте сужения. 
7.    
Данные наблюдений и
измерений записать в таблицу. 
8.    
Построить диаграмму
растяжения. 
 
 
 
 
Размер образцов. 
  
 
  | 
   Материал 
   | 
  
   Начальный диаметр мм. 
   | 
  
   Начальная длина мм.  
   | 
  
   Площадь сечения мм.  А 
   | 
  
 
  | 
     
  Сталь 
    
  Алюминий 
    
   | 
  
     
  0,5 
    
  1,6 
   | 
  
     
  130 
    
  150 
   | 
  
     
  0,19 
    
  2,01 мм2 
   | 
  
 
  
Расчетные формулы: 
1.                                                                
Площадь поперечного
сечения   А0 = Пd2 /4; 
2.                                                                
Предел прочности: δпл
= Fпл.  /A0. Где Fпл. – нагрузка, соответствующая пределу прочности. 
3.                                                                
Предел текучести:δT = Fт/A0. Где Fт -
нагрузка, соответствующая пределу текучести. 
4.                                                                
Относительное удлинение:  ξ=
(L-L0 /L)*100% 
 
Таблица результатов. 
 
  | 
   № 
   | 
  
   Материал
  образца 
   | 
  
   Нагрузка
  при текучести 
   | 
  
   Нагрузка
  при разрыве. 
   | 
  
   Абсолютное
  удлинение. 
   | 
  
   Предел
  текучести. 
   | 
  
   Предел
  прочности 
   | 
  
   Относительное
  удлинение. 
   | 
  
 
  | 
   1 
    
  2 
   | 
  
   Сталь 
    
  Алюминий 
   | 
  
   180 
    
  360 
   | 
  
   200 
    
  380 
   | 
  
   8 
    
  9 
   | 
  
   947 
    
  179 
   | 
  
   1052 
    
  189 
   | 
  
   6,2 
    
  6 
   | 
  
 
5.                                                                
Диаграмма растяжения: 
 
 
Вывод с предельной работы. 
Вывод:
диаграмма растяжения (зависимость напряжения от абсолютного удлинения)
показывает, что стальной образец прочнее чем алюминиевый.  Можно наблюдать в
разрывной  машине пределы прочности и текучести для испытуемых материалов. 
Лабораторная работа №2. 
Тема:
испытание материала на сжатие. 
Цель: определить
предел прочности дерева поперек и вдоль волокон. 
 
Таблица измерения. 
  
 
  | 
   Размер образца. 
   | 
  
   Вдоль волокон. 
   | 
  
   Поперек волокон. 
   | 
  
 
  | 
   h 
   | 
  
   12 мм 
   | 
  
   13 мм 
   | 
  
 
  | 
   b 
   | 
  
   11 
   | 
  
   15 
   | 
  
 
  | 
   δ 
   | 
  
   11 
   | 
  
   11 
   | 
  
 
  | 
   A 
   | 
  
   121 мм2 
   | 
  
   165 мм2 
   | 
  
 
Пусть: 
Р=20 кг/см2  
F=PAпорш d 
Aпорш = π Dn2 /4=3.14*402 /4=12.56см2 
F=20*12.56*10=2512H 
Для Р=5кг/см2   
 
  
   
   δ = F/A = 
   | 
  
   
  2512/121 
   
  628/165 
   | 
  
 
  
  
  
Таблица испытаний. 
  
 
  | 
   Вид испытаний 
   | 
  
   Давление по манометру 
   | 
  
   Разрушающая сила 
   | 
  
   Предел прочности 
   | 
  
 
  | 
   Вдоль волокон 
   | 
  
   20 
   | 
  
   2512Н 
   | 
  
   20,8МПа 
   | 
  
 
  | 
   Поперек волокон 
   | 
  
   5 
   | 
  
   628Н 
   | 
  
   3,8МПа 
   | 
  
 
 
Расчетные формулы: 
1.    
Площадь сечения образца
А=b*δ 
2.    
Разрушающая сила Fmax = Р*Аn *10 (Н) 
3.    
Площадь поршня An
=πD2/4 
4.    
Предел прочности  δb=Fmax /A 
 
Вывод: Предел
прочности для образца поперек волокон составляет 3,8МПа, а вдоль 20,8МПа. Вид
дерева можно узнать по табличному значению 12,3МПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лабораторная работа №3. 
Тема:
Испытание материала на срез. 
Цель:
Определить предел прочности на срез различных материалов. 
1.    
Схема приспособления
для испытания на двойной  срез. 
 
 
  | 
   Данные об образцах 
   | 
  
   №1 Круглый образец 
   | 
  
   №2 Плоский образец 
   | 
  
   №3 Плоский образец 
   | 
  
   Примечание 
   | 
  
 
  | 
   Материал 
   | 
  
   Al 
   | 
  
   Al 
   | 
  
   Сталь 
   | 
  
     
   | 
  
 
  | 
   Диаметр 
   | 
  
   1,5 мм 
   | 
  
   − 
   | 
  
   − 
   | 
  
     
   | 
  
 
  | 
   Площадь среза 
   | 
  
   3,53 мм2 
   | 
  
   47,1 мм2 
   | 
  
   15,7 мм2 
   | 
  
     
   | 
  
 
  | 
   Толщина плоского образца 
   | 
  
   − 
   | 
  
   1,5 мм 
   | 
  
   0,5 мм 
   | 
  
     
   | 
  
 
  
Таблица испытаний. 
 
  | 
   № образца материала 
   | 
  
   Р манометра 
   | 
  
   Срывающая сила 
   | 
  
   Предел прочности 
   | 
  
 
  | 
   №1 
   | 
  
   3 
   | 
  
   377 
   | 
  
   106,9МПа 
   | 
  
 
  | 
   №2 
   | 
  
   18 
   | 
  
   2261 
   | 
  
   48 МПа 
   | 
  
 
  | 
   №3 
   | 
  
   34 
   | 
  
   4270 
   | 
  
   272 МПа 
   | 
  
 
Схема гидравлического пресса. 
 
  
Вывод: 
характеристика материала допускаемой касательного напряжения при срезе, по
результатам двух опытов для Al = 77.4МПа,  Стали = 272МПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лабораторная работа № 4. 
  
Тема: Испытание
материалов на кручение. 
Цель:
Определить модуль сдвига материалов образца опытным путем. 
 
 
 
 
 
d
= 6 mm 
L
= 1130 mm 
R
= 33 mm 
D
= 100 mm 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
Таблица наблюдений и вычислений. 
 
 
  | 
   № 
   | 
  
   Нагрузка 
   | 
  
   Крутящий момент 
   | 
  
   Дуга поворота 
   | 
  
   Угол закручивания 
   | 
  
   Модуль сдвига 
   | 
  
 
  | 
   1 
   | 
  
   1 
   | 
  
   100 
   | 
  
   0,4 
   | 
  
   0,012 
   | 
  
   740*104 МПа 
   | 
  
 
  | 
   2 
   | 
  
   2 
   | 
  
   200 
   | 
  
   0,75 
   | 
  
   0,022 
   | 
  
   8,08*104 МПа 
   | 
  
 
  | 
   3 
   | 
  
   3 
   | 
  
   300 
   | 
  
   1,1 
   | 
  
   0,033 
   | 
  
   8,08*104 МПа 
   | 
  
 
 
 
Ма=F*d 
Dδ=100мм 
Jp=127.17
мм4 
G=8.885
H/мм3 
Вывод: Материал
стержня – легированная сталь с модулем сдвига 7,85*104 МПа 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лабораторная работа № 5. 
  
Тема:
Испытание винтовой цилиндрической пружины. 
Схема, эскиз, размеры пружины. 
 
  | 
   D=DH
  –d, 
   
   | 
  
   D – средний диаметр пружины 
  DH –
  наружный диаметр 
  d
  – диаметр проволоки 
   | 
  
 
  | 
   F=kx 
  δ=εF 
  ε=ΔL/L
   
   | 
  
   ε – относительное удлинение 
  E – модуль продольной упругости материала 
   | 
  
 
 
λт=9FD3n/Gd4       средний
диаметр пружины 
D=42
мм 
G=8*104МПа 
N=7 
 
 
  | 
   № 
   | 
  
   Нагрузка 
   | 
  
   Практическая осадка 
   | 
  
   Теоретическая осадка 
   | 
  
   Отклонение 
   | 
  
 
  | 
   1 
   | 
  
   4,5 
   | 
  
   0,9 
   | 
  
   0,909 
   | 
  
   0,9% 
   | 
  
 
  | 
   2 
   | 
  
   9 
   | 
  
   1,8 
   | 
  
   1,818 
   | 
  
   0,9% 
   | 
  
 
  | 
   3 
   | 
  
   13,5 
   | 
  
   2,7 
   | 
  
   2,727 
   | 
  
   0,9% 
   | 
  
 
Страницы: 1, 2 
   
 |