Определение модуля упругости
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

2.12.1. Статический метод

2.12.1.1. Подготовка к испытанию

Для измерения стрелы прогиба образца, возникающего под действием приложенной нагрузки, с последующим расчетом модуля упругости по соответствующим формулам следует применять образцы, форма которых указана в п. 5 табл. 1.

Размеры образцов выбирают по табл. 3а .

Таблица 3а

Размеры в миллиметрах

Вариант исполнения по п. 5 табл. 1

l

L, не менее

d

b

h

R

Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл.

I

400 420 16

±1

-

-

-

-

-

-

100

120

10
II

-

-

8,0

±1

10,0

±1

5 +2 -1

III

10,0

-

-

50 70 4,5 ±0,5 4,5 ±0,5

Варианту I должны соответствовать образцы, изготовленные методом вытяжки и литья, вариантам II, III - методом прессования.

Если технология изготовления не позволяет изготовить образцы длиной L, равной 120 мм, по вариантам I - III, то применяют образцы по варианту III длиной L, равной 70 мм.

Допускаемое отклонение размеров в поперечном сечении отдельного образца по всей его длине не должно превышать 0,1 мм.

2.12.1.2. Аппаратура и материалы

Для проведения испытания применяют:

- специальную испытательную машину для определения прогиба или универсальную испытательную машину с установкой для определения прогиба с приставкой, регистрирующей прогиб с погрешностью до 0,01 мм, - для образцов длиной L, равной 420 мм, изготовленных по варианту I, и с погрешностью до 0,001 мм - для остальных образцов.

Примечание. Разрешается применять опоры, которые можно повернуть вокруг оси, параллельной продольной оси образца;

- микрометр МК 25-1 по ГОСТ 6507-90;

- радиусные шаблоны - для испытания образцов овальной формы, изготовленных по варианту II.

2.12.1.3. Проведение испытания

Размеры поперечного сечения образца измеряют с погрешностью до 0,02 мм.

Образцы устанавливают на двух опорных призмах, нагрузку передают через центральную призму. Радиус призм для образцов, изготовленных по вариантам I - III, длиной L, равной 420 и 120 мм, должен составлять 5 мм. Для образцов, изготовленных по варианту III, длиной L, равной 70 мм, радиус опорных призм должен составлять от 1 до 2 мм, центральной призмы - от 2 до 5 мм.

Для прессованных образцов направление приложения нагрузки должно совпадать с направлением прессования. Значения прогиба и нагрузки регистрируют при нагрузках около 10, 40 и 70 % от ожидаемой прочности на изгиб.

Измерение нагрузки проводят с погрешностью до 1 %, измерение прогиба - с погрешностью, указанной в п. 2.12.1.2.

2.12.1.4. Обработка результатов

Модуль упругости (Е), МПа, вычисляют по формуле

где l - расстояние между опорными призмами, мм;

F - изгибающая сила, Н;

y - прогиб, мм;

- наклон прямой, Н · мм-1;

I - осевой момент инерции поперечного сечения образца, мм4.

Для определения угла наклона строят графическую зависимость, где значение изгибающей силы откладывают на вертикальной, а прогиб у - на горизонтальной оси. По трем точкам строят прямую линию.

Примечание. Точку с координатами F = 0, у = 0 во внимание не принимают.

Определяют угол наклона - этой прямой.

Момент инерции определяют по формулам:

- для образцов, изготовленных по варианту I:

- для образцов овальной формы, изготовленных по варианту II:

где K - поправочный коэффициент (см. табл. 3б);

- для образцов квадратной формы, изготовленных по варианту III:

Таблица 3б

Коэффициент K при

0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70
0,60 0,728 0,775 0,807 0,831 0,850 0,865 0,878 0,888 0,897
0,65 - 0,788 0,831 0,862 0,886 0,905 0,922 0,935 0,947
0,70 - 0,798 0,852 0,890 0,920 0,944 0,964 0,981 0,995
0,75 - - 0,865 0,912 0,948 0,977 1,001 1,021 1,038
0,80 - - 0,871 0,927 0,969 1,003 1,032 1,056 1,076
0,85 - - - 0,935 0,985 1,024 1,057 1,085 1,109
0,90 - - - 0,938 0,994 1,040 1,078 1,110 1,137
0,95 - - - - 0,999 1,050 1,093 1,129 1,161
1,00 - - - - 1,000 1,056 1,104 1,144 1,180

Примечание. Значение, приведенное в рамке, соответствует номинальному размеру (без допускаемых отклонений).

Результаты испытаний оформляют протоколом по форме, приведенной в п. 3.2, кроме того, указывают значение изгибающей силы и соответствующее значение стрелы прогиба, а также угол наклона прямой .

За результат испытания принимают выборочное среднее значение не менее трех определений.

2.12.2. Ультразвуковой метод

2.12.2.1. Подготовка к испытанию

Для измерения скорости распространения ультразвуковых волн и определения плотности материала с последующим расчетом модуля упругости применяют образцы, указанные в п. 10 табл. 1 и табл. 3в.

Таблица 3в

Размер образца, мм

Диаметр головки искателя, мм

Частота, МГц

d l
10 30 От 5 до 8 От 6 до 10
16 50 » 5 » 10 » 4 » 10
25 75 » 5 » 15 » 2 » 10

2.12.2.2. Аппаратура и материалы

Для проведения испытания применяют:

- ультразвуковой измерительный прибор с приспособлением для определения времени пробега с точностью до 0,05 мкс;

- штангенциркуль ШЦ-1 по ГОСТ 166-89;

- приборы для определения кажущейся плотности по п. 2.2.2.

2.12.2.3. Проведение испытания

Размеры образца определяют с погрешностью до 0,1 мм. На одной из торцевых поверхностей закрепляют датчик - приемник ультразвуковых импульсов. По принципу импульс - эхо определяют время пробега ультразвуковой волны между первым и вторым отраженными продольными сигналами и их время пробега между первым отраженным продольным сигналом и первым отраженным поперечным сигналом по черт. 2.

При измерении времени пробега применяют головки искателя диаметром и с интервалом частот, указанными в табл. 3в.

Кажущуюся плотность определяют по п. 2.2.

2.12.2.4. Обработка результатов

Скорость распространения (v1), м · с-1, ультразвуковых продольных волн определяют по формуле

где l - длина образца, м;

t1 - время пробега ультразвуковых волн между первым и вторым отраженными сигналами, с.

Скорость распространения (vt), м · с-1, ультразвуковых поперечных волн вычисляют по формуле

где Dt - время пробега ультразвуковой волны между первым отраженным продольным и первым отраженным поперечным сигналами, с;

d - диаметр образца, м.

Коэффициент Пуассона (µ) вычисляют по формуле

1 - зондирующий импульс; 2 - первый отраженный продольный сигнал; 3 - отраженный поперечный сигнал; 4 - второй отраженный продольный сигнал

Черт. 2

Модуль упругости (Е), Па, вычисляют по формуле

где v1 - скорость звука продольной волны, м · с-1;

ρ - кажущаяся плотность, кг · м-3;

µ - коэффициент Пуассона.

За результат испытания принимают выборочное среднее значение не менее трех определений. Определение модуля упругости считают правильным, если отклонение отдельных значений от выборочного среднего не превышает 10 %. Если отклонение более 10 %, то испытание повторяют на других образцах.

Результаты испытаний оформляют протоколом по форме, приведенной в п. 3.2, в котором, кроме того, указывают:

- датчик (наименование или рабочий диапазон частоты и диаметр головки датчика, а также прибор, на котором проводят испытание);

- время пробега t1 и Dt;

- скорость звука v1 и vt;

- коэффициент Пуассона µ;

- кажущуюся плотность ρ.

2.12.3. Приближенный метод

2.12.3.1. Подготовка к испытанию

Для определения модуля упругости приближенным методом применяют образцы, указанные в п. 2.12.2.1. Допускается применять образцы, размеры которых отличаются от указанных в п. 2.12.2.1.

Образцы должны иметь две плоскопараллельные поверхности: одну для присоединения датчика, другую для отражения сигналов.

2.12.3.2. Аппаратура и материалы

Для определения модуля упругости приближенным методом используют аппаратуру, указанную в п. 2.12.2.2.

2.12.3.3. Проведение испытания

Модуль упругости может быть определен приближенно ультразвуковым методом, когда измеряют только скорость распространения звука v1 продольных волн и кажущуюся плотность. При этом коэффициент Пуассона (µ) берут для того же материала из предыдущих измерений или используют принятые значения µ = 0,225.

Для больших образцов время пробега можно измерять с погрешностью до 1 %.

2.12.3.4. Обработка результатов

Результаты испытаний оформляют протоколом по форме, приведенной в п. 3.2, в котором, кроме того, указывают:

- датчик (наименование или рабочий диапазон частоты и диаметр головки датчика, а также прибор, на котором проводят испытание);

- время пробега t1;

- скорость звука v1;

- измеренное значение коэффициента Пуассона или принятое значение µ = 0,225;

- кажущуюся плотность ρ.

2.12.4. Допускается определять модуль упругости другими методами, указанными в приложении 1.

2.12. (Введен дополнительно, Изм. № 1).

Дата: 2019-04-23, просмотров: 102.