Диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали

Учебное занятие по дисциплине «Техническая механика»

тема урока: «Диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали»

Разработала преподаватель

Сухарева Ольга Вячеславовна

Проверка домашнего задания:

• Проверка домашней задачи.

Дана схема нагружения и размеры бруса до деформации. Брус

защемлен, определить перемещение свободного конца.

2. Проверка теоретических знаний. Викторина.

Критерии оценки ответа

- полный правильный ответ – красный квадрат (оценка 5)

- ответ с незначительными ошибками – зеленый треугольник (оценка 4)

• ответ неполный – синий прямоугольник (оценка 3)

Вопрос 1 : Сформулируйте закон Гука при растяжении?

Ответ на 1 вопрос:

В пределах упругости нормальные напряжения пропорциональны относительному удлинению.

Вопрос 2 : Сформулируйте определение растяжения (сжатия)?

Ответ на 2 вопрос:

Растяжением (сжатием) называют такой вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор – продольная сила N.

Вопрос 3: Скажите, как определяют знаки продольной силы?

Ответ на 3 вопрос:

Если продольная сила стремится растянуть брус, то деформацию считают положительной.

Если продольная сила стремится сжать брус, то деформацию

считают отрицательной.

Вопрос 4 : Сформулируйте метод сечений РОЗУ?

Ответ на 4 вопрос:

Р - разрезаем деталь на 2 части;

О- отбрасываем одну часть;

З -заменяем внутренние межатомные силы равнодействующей;

У- уравнения равновесия записываем, заполняем и решаем.

Вопрос 5 : Скажите, от какого фактора зависит связь между продольной и поперечной деформациями?

Ответ на 5 вопрос:

Связь между продольной и поперечной деформациями зависит от свойств материала, связь определяется коэффициентом Пуассона, и называется коэффициентом поперечной деформации.

Вопрос 6: Скажите, какие напряжения действуют в сечении при растяжении(сжатии)?

Ответ на 6 вопрос:

При растяжении (сжатии) в сечении действует только

нормальное напряжение.

Вопрос 7: Скажите, какие напряжения возникают в сечении

бруса?

Ответ на 7 вопрос:

В сечении бруса возникают : полное напряжение - p, нормальное напряжение - σ и касательное - τ.

Вопрос 8: Скажите, при какой деформации возникает касательное напряжение – τ ?

Ответ на 8 вопрос:

Касательное напряжение – τ, возникает при деформации сдвига.

Тема урока:

Диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали.

Цель урока:

Сформировать представление о предельных и допускаемых

напряжениях и коэффициенте запаса прочности.

Сформировать знания о диаграмме растяжения и сжатия материалов, о порядке расчета на прочность.

1 Механические испытания.

При выборе материалов в конструкциях, необходимо знать механические свойства этих материалов. Для этого экспериментально проводят различные испытания на растяжение и сжатие.

При испытании на растяжение, в качестве оборудования используют разрывную машину. Образец должен иметь круглое или плоское сечение.

Образец закрепляется в зажимах разрывной машины и растягивается до разрыва.

Разрывная машина снабжена прибором для автоматической записи диаграммы растяжения – вычерчивается зависимость между нагрузкой и относительным удлинением.

Образец до испытания.

d 0 -диаметр образца до

испытания.

l 0 -длина образца до испытания.

Образец после испытания.

d кон -диаметр образца после

испытания.

l кон -длина образца после

испытания.

d ш -диаметр шейки, образо-

вавшейся в процессе испытания.

2 Диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали.

1 участок- действует

закон Гука, удлинение

растет пропорционально

нагрузке. Точка 1

соответствует пределу

пропорциональности.

После снятия нагрузки

образец может вернуть

свою первоначальную

форму.

Участок 2 – соответствует пределу упругости. Материал теряет

упругие свойства – теряется способность вернуться к

первоначальным размерам.

Участок 3 – образец сильно деформируется без увеличения нагрузки ,

это явление называется текучестью. Текучесть – это удлинение при

постоянной нагрузке.

Участок 4 - на образце появляется «шейка», в этот момент

образец воспринимает максимальную нагрузку, которую он

может выдержать. Образец сопротивляется разрыву. На участке 4

действует предел прочности . Зона 3-4 называется зоной

упрочнения образца . До участка 4 действуют только упругие

деформации.

Участок 5 – образец разрушается.

3 Механические характеристики при испытании на растяжение.

Характеристики прочности:

• предел

пропорциональности

σ пц= F 1 /A 0

где F 1 -усилие воспринимаемое образцом на 1 участке.

А 0 – начальная площадь сечения образца.

А 0=

σ у= F 2 /A 0

• предел упругости

σ т= F 3 /A 0

• предел текучести

σ в= F мах /A 0

• предел прочности

F 2,3 - усилие воспринимаемое образцом на 2 и 3 участках.

F мах -максимальное усилие воспринимаемое образцом.

Характеристики пластичности:

• δ- максимальное удлинение в момент разрыва

δ= *100%

где ∆lmax-максимальное остаточное удлинение,

l 0 -длина образца до испытания.

• ψ-максимальное сужение при разрыве

Ψ=*100 %

где А 0 – начальная площадь сечения образца .

Аш - площадь образца в месте разрыва.

Характеристики пластичности определяют способность материала к деформированию, чем выше значения δ и ψ, тем материал пластичнее.

Различные материалы по-разному ведут себя под нагрузкой,

характер деформаций и разрушения зависит от типа материалов.

4 Предельные и допустимые напряжения.

Предельное напряжение – это напряжение, при котором в материале возникает опасное состояние (разрушение).

• для пластичных материалов предельным напряжением считают предел текучести, т.к. возникшие деформации не исчезают после снятия нагрузки.
• для хрупких материалов, за предельное напряжение принимают предел прочности.

• для пластично-хрупких материалов предельным напряжением считают напряжение соответствующее, максимальной деформации.

Допускаемое напряжение – это максимальное безопасное напряжение, при котором материал должен нормально работать.

[σ]=

где [σ]-допускаемое напряжение,

σ пред - предельное напряжение,

[S] – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Допускаемый коэффициент запаса прочности – зависит от

качества материала, условий работы детали, назначения детали,

точности обработки и расчета.

[S]= 1,25 –для простых деталей

[S]- до 12,5 – для сложных деталей, работающих при переменных нагрузках в условиях ударов и вибраций.

5 Расчеты на прочность при растяжении (сжатии)

Существует три вида расчета на прочность:

• Проектировочный расчет – задана расчетная схема и нагрузки, материал или размеры детали подбираются.

- определение размеров поперечного сечения

А≥

- подбор материала

σ пред≥

по величине σ пред можно подобрать марку материала.

• Проверочный расчет – известны нагрузки, размеры детали, материал, необходимо проверить прочность.

σ=≤[σ]

• Определение нагрузочной способности (максимальной нагрузки)

[N]=[σ]A

Игра для закрепления знаний по

состоявшемуся уроку.

Игра состоит из 2х раундов:

1 раунд – теоретический.

Каждая команда, должна ответить на 4 теоретических вопроса.

2 раунд – практические задания.

Каждая команда должна выполнить по 2 тестовых задания.

Правила игры:

• Команда выбирает капитана
• Право отвечать на вопросы, принадлежит исключительно капитану
• Капитан, имеет право обсудить вопрос с членами команды

в течении 1 минуты

• Вопросы задаются командам поочередно

Критерии оценки теоретического раунда:

- полный правильный ответ – 100 баллов

- ответ с незначительными ошибками – 70 баллов

• ответ неполный – 50 баллов

Критерии оценки практического раунда:

- правильный ответ – 100 баллов

- неправильный ответ – 0 баллов

1 Раунд - теоретический

Вопрос 2:

Что такое «шейка», в какой точке диаграммы растяжения она образуется?

Вопрос 3:

Перечислите характеристики прочности?

Вопрос 4:

Перечислите характеристики пластичности?

Вопрос 5:

Какое оборудование используют при испытании на растяжение?

Вопрос 6:

Какие образцы используют при испытании на растяжение?

Вопрос 7:

Сформулируйте определение допустимого напряжения?

Вопрос 8:

Какие виды расчета проводят при испытании на растяжение?

2 Раунд – практические задания

1.

2.

3.

4.

Домашняя работа:

• В.П. Олофинская «Техническая механика», стр.188-193
• В.П. Олофинская «Техническая механика. Сборник тестовых заданий», стр.72 - вариант 3.