Экспериментальная часть

2.1 Ознакомиться с устройством испытательной машины КМ-50 и экстензометром для замера упругих деформаций при кручении. Экстензометр на образце устанавливается таким образом, чтобы цена деления стрелочного индикатора соответствовала углу поворота фиксированных сечений на 1 минуту. Образец с установленным экстензометром закрепляется в захватах машины заранее и производится предварительная проверка показаний индикатора.

2.2 Нагружение образца производят вручную. Начальный крутящий момент М_кр принимают за условный ноль и при этом значении снимают первое показание по. Далее увеличивают крутящий момент одинаковыми ступенями D М_кр, производят соответствующие отчеты по экстензометру и заносят их в журнал испытаний.

2.3 Доводить нагрузку до очередного значения всегда нужно снизу, т.е. переходить заданную нагрузку, а затем производить частичную разгрузку не допускается.

2.4 Осуществив последнюю ступень нагружения, следует разгрузить образец до нагрузки, соответствующей начальной, и проверить показания по данным первой записи. Результаты опыта можно считать достоверными, если показания индикатора при этом вернутся к первоначальным. Снятие отчетов по индикатору можно также производить и при разгрузке образца по ступеням.

2.5 Производят обработку результатов испытаний. После очередной записи отчета по индикатору в журнале испытаний для каждой ступени нагружения производится подсчет приращения показаний, которые затем переводятся согласно цене деления экстензометра в минуты угла закручивания. В последней колонке таблицы журнала испытаний подсчитывается нарастающий угол закручивания испытуемого образца.

По значению величин нагрузки М_кр (из первой колонки таблицы) и соот

ветствующему этой нагрузке значению суммы приращений угла закручивания строится график диаграммы кручения в координатах М_кр - j, по которому просматривается линейность зависимости между М_кр и j.

Для среднего приращения момента (ступени нагружения) D М_кр определяется среднее приращение угла закручивания Dj по формуле:

, (6)

где п - число ступеней нагружения.

Модуль упругости второго рода определяется на основании формулы (3) с учетом перевода минут в радианы

, (7)

где l - длина образца, мм, равная расстоянию между опорными кольцами экстензометра.

Полученное в результате эксперимента значение модуля сдвига сравнивается с табличным значением равным G_т = 8×10⁴ МПа и определяется погрешность по формуле

. (8)

В заключении работы делаются выводы.

2.6. Составляется журнал испытания и делаются выводы по работе.

Журнал испытания

Измеряются размеры образца:

- диаметр d =........мм;

- расчетная длина l =.........мм;

- полярный момент инерции поперечного сечения =.............мм⁴.

Изображается внешний вид образца (рисунок 5).

Рисунок 5 - Образец для испытания

Результаты испытания образца представляются в табличной форме (таблица 1).

Таблица 1 – Результаты испытания образца

Вычерчивается экспериментальная диаграмма нагружения образца (рисунок 6).

М_кр,

Н^.м

j, мин

Рисунок 6 - Экспериментальная зависимость между крутящим моментом и

углом закручивания

Среднее приращение крутящего момента равно DМ_кр =........Н×м.

Среднее значение угла закручивания, мин, соответствующее DМ_кр определяется по формуле (6).

Определяется опытный модуль упругости второго рода по формуле (7) и сравнивается с теоретическим модулем упругости, который равен

G_Т = 8 ^.10⁴ МПа.

Определяется расхождение между теоретическим и опытным модулями упругости по формуле (8).

Выводы:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1 При каком нагружении прямой брус испытывает деформацию кручения?

3.2 Какое правило знаков принято для крутящих моментов?

3.3 Что называется углом закручивания?

3.4 Как выражается закон Гука при кручении?

3.5 По какой формуле можно определить модуль упругости второго рода?

3.6 Как опытным путем определяется модуль упругости второго рода?

3.7 Как определяется угол закручивания образца экспериментально? Какие измерительные приборы и приспособления при этом применяются?

3.8 Что называется жесткостью поперечного сечения бруса при кручении? Какова размерность жесткости поперечного сечения.

3.9 Какие факторы влияют на величину угла закручивания?

3.10 По какой формуле определяется полярный момент сопротивления длякруглого вала сплошного сечения и для вала кольцевого сечения?

3.11 Объясните схематическое устройство и принцип работы испытательной машины типа КМ-50?

3.12 Каким образом осуществляется изменение диапазона нагрузок (моментов) на машине КМ-50?

3.13 Объясните назначение и устройство экстензометра. Как он работает?