Учебно-методический комплекс по дисциплине «Материаловедение»
Скачать 1.82 Mb.
|
Оборудование и материалы: ПЖУ-12М, ПТ-2, приспособление к разрывной машине для определения жесткости на двух опорах, ГОСТ 8977-74 «Кожа искусственная и пленочные материалы. Методы определения гибкости, жесткости и упругости», ГОСТ 10550-93 «Материалы текстильные. Полотна. Методы определения жесткости при изгибе»Общие сведения Деформация изгиба возникает в материалах, закреплённых консольно или лежащих на двух опорах, при действии сил, направленных перпендикулярно плоскости образца поперечный изгиб или вдоль плоскости образца материала продольный изгиб. Основной характеристикой свойств материала при изгибе является жёсткость, Нм2, которую вычисляют по формуле:
где Е модуль упругости при изгибе, Па; I момент инерции поперечного сечения образца, I=bh3/12 , м4 , (b ширина образца, h толщина образца). 12.1. Определение жёсткости методом кольца Метод кольца применяется для мягких материалов всех видов. Характеристиками механических свойств материалов при изгибе методом кольца являются: Жёсткость нагрузка, Р , сН (гс), необходимая для прогиба образца материала, согнутого в кольцо на 1/3 диаметра; упругость У, %, показатель, характеризующий способность материала восстанавливать исходные размеры (форму) после действия внешней силы;
где НО величина прогиба образца на 1/3 диаметра, мм; Н1 величина прогиба образца после снятия нагрузки, мм; пластичность характеризует способность материала принимать соответствующий размер (форму) после действия внешней силы (напряжения) при изгибе:
Испытание проводят на образцах материалов, вырезанных в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Размер образцов из кож и искусственных кож составляет: 70× 20 мм, 95× 20 мм и 160× 20 мм. Выбор размера образца зависит от жесткости материала. Испытание образцов проводят на приборе ПЖУ12М (рис. 12.1). Прибор представляет собой весы, снабжённые устройствами для крепления образца материала и устройства для автоматического нагружения образца на 1/3 диаметра кольца. Перед испытанием коромысло весов 12 должно быть опущено при помощи ручки 17. Подвижный столик 4 также должен быть опущен вниз, это достигается при помощи рычага 3. Прибор подключают к источнику питания. Со столика 4 снимают съёмную площадку 5 и к ней при помощи зажимного устройства крепят концы образца. Концы образца должны касаться друг друга. Образец материала крепится лицом наружу. Затем выбирают стальные шарики для нагружения образца. Вес одного шарика, используемого при испытании равен 0,26 сН или 0,88 сН. Испытание кож и искусственных кож целесообразно проводить, используя шарики весом 0,88 сН; текстильных материалов 0,26 сН. 
Шарики, используя воронку, засыпают в соответствующий отсек бункера 10. На счётчике 1, установленного на панели управления прибора, регистрируют предыдущее значение или сбрасывают на “ноль” счётчик путём нажатия кнопки “сброс”. Исходя из диаметра кольца образца, на шкале деформаций 14 указателем 15 , укрепленного на подвижной шкале 16, рассчитывают и задают требуемую величину прогиба образца материала НО. Поворотом ручки 17 поднимают коромысло 12 и уравновешивают весы - стрелка 13 должна показывать “0” делений на шкале деформаций 14. Когда весы уравновешены, на левую чашку 8 кладут груз 100200 мг. Перегрузок обеспечит надёжной контакт образца 6 с нажимной площадкой 7 и не внесёт существенных искажений в результат измерений. При помещении груза на левую чашку равновесие весов нарушается. После этого съёмную площадку 5 с образцом 6 устанавливают на подвижный столик 4. При помощи ручки 2 поднимают столик с образцом до тех пор, пока стрелка 13 весов не будет показывать “0” делений на шкале 14. При достижении этого момента на шкале перемещения, установленной на ручке 2 (рис. 12.1), фиксируют значение h, на которую поднят образец материала. Далее на панели прибора включают “сеть” и нажимают кнопку “пуск”. Электродвигатель 11 приводит в движение устройство, расположенное в бункере, для подачи стальных шариков в чашку 8. Образец материала, под действием поступающих в чашку 8 шариков, прогибается, а конец стрелки 13 уходит вправо. Процесс нагружения продолжается до тех пор, пока стрелка 13 не коснётся указателя 15. При касании стрелки 13 указателя 15 электрическая цепь размыкается и движение мотора прекращается. На панели прибора загорается красная лампа, счётчик количества выпавших шариков останавливается. Поворотом ручки 17 коромысло весов опускают. Нажатием на рычаг 3 столик с образцом опускают. Фиксируют число выпавших шариков в чашку 8. Чашку 8 снимают с коромысла, используя воронку, засыпают шарики в соответствующий бункер. Затем, чашку помешают на коромысло весов. Перегрузок должен находится в чашке. После 30 с отдыха поднимают столик с образцом при помощи ручки 2 на прежнюю высоту h, при этом стрелка 13 на шкале деформаций 14 покажет некоторое значение H1, которое будет соответствовать величине прогиба образца материала после действия внешней силы. Жёсткость при изгибе испытанного образца материала вычисляют по формуле:
где n число шариков, рш вес одного шарика, сН (гс). Значение Р можно определить другим способом. Для этого предварительно взвешивают чашку 8 без шариков, а затем с шариками и вычитают вес перегрузка. После окончания работы на приборе, вращая диск 9, удаляют из бункера 10 оставшиеся металлические шарики и отключают прибор от электросети. 12.2 Метод консоли Определение жёсткости EI, мкНсм2, текстильных полотен проводят на гибкомере ПТ-2, схема которого приведена на рис. 12.2. Жёсткость текстильных полотен определяют на образцах размером 169х30 мм, которые вырезают в продольном (вдоль нитей основы) и поперечном (вдоль нитей утка) направлениях, в количестве не менее 3-х по каждому направлению.  Образец 1 помещается симметрично на опорную площадку 3 гибкомера (рис. 12.2) и подвижные боковые полочки 4. На образец устанавливают груз 2. При включении тумблера 9 механизм, находящийся в корпусе прибора 8, плавно и равномерно опускает подвижные боковые полочки 4. Образец 1 текстильного полотна под действием собственного веса прогибается. В тот момент, когда подвижные боковые площадки опустятся, указатель 6 перемещают винтом 7 вверх до касания концов образца. По шкале 5 регистрируют величину прогиба f с точностью до 1 мм. Жёсткость образца текстильного полотна вычисляют по формуле:
Коэффициент жёсткости КЕI материала определяют как отношение величин жёсткости образцов, вырезанных в направлениях вдоль нитей основы и утка:
Таблица 12.1 Значение коэффициента А в зависимости от относительного прогиба
12.3 Метод определения жесткости на двух опорах Для определения жёсткости при изгибе кож, синтетических материалов и картона применяют метод прогиба балки, лежащей на двух опорах.  Образцу, помещенному на две опоры (рис. 12.3), сообщают некоторое усилие Р и регистрируют стрелу прогиба f . Зная стрелу прогиба, величину действующей нагрузки и размеры образца материала вычисляют жёсткость при изгибе, Нм2: D = Рl3/(48f) , (12.7)
Испытание жёстких кож При определении жёсткости при изгибе на двух опорах кож, ширина рабочей части образца равна b = 300,1 мм, длина образца равна L = 40hср, где hср средняя толщина образца кожи. Длина рабочей части l = 25hср. Перед испытанием образец изгибают в каждую сторону 20 раз, а затем симметрично располагают на опорах (рис. 12.3). Диаметр опорного и изгибающего валиков 100,05 мм. Количество образцов для испытания по три в продольном и поперечном направлениях относительно линии хребта кожи. Образцы кожи изгибают лицом наружу со скоростью 100 мм/мин до момента, когда концы образца пройдут между опорами устройства, регистрируя максимальное усилие изгиба Рmax. Расчёт D проводят по формуле (12.8). 12.4 Испытание резин Определение жесткости при изгибе резин и других синтетических материалов проводится на пяти образцах шириной 250,2 мм и длиной 1002 мм. Длина рабочей части образца l = 500,5 мм. Испытание проводят в специальном приспособлении ОЖР. Образец резины или другого материала кладут на опорные валики, так, чтобы изгибающий валик находился в середине образца (рис. 12.3). Диаметры опорных и изгибающего валиков - 60,04 мм. Скорость движения нижнего зажима разрывной машины - 101 мм/мин. Определение жёсткости резин и других полимерных материалов осуществляется при сообщении образцу прогиба f = 100,4 мм. При этом регистрируют усилие изгиба Р. Вычисление жёсткости проводят по формуле:
где Р нагрузка при изгибе образца на величину f = 10мм; b ширина. 12.5 Испытание картонов У картонов жёсткость при изгибе определяют двумя методами: А и В. Метод А применяют для всех обувных картонов, кроме картона повышенной жёсткости. Метод Б - для картонов повышенной жёсткости. По методу А испытывают образцы прямоугольной формы шириной 100,25 мм, длиной 501 мм. Образцы вырубают из картона в продольном машинном и поперечном направлениях по три. Расстояние между опорами 150,2 мм, диаметр изгибающих валиков 2,5 мм. По методу Б ширина образца картона 300,5 мм, длина 1502 мм. Образцы вырубают из картона в продольном машинном и поперечном направлениях по три. Расстояние между опорами 500,2 мм, диаметр изгибающих валиков 5 мм. Образец картона кладут симметрично на опорные валики лицом к изгибающему валику (рис. 12.3). Скорость нагружения образца картона по методам А и Б равна 9010 мм/мин. Характеристикой жёсткости картона является максимальная нагрузка РИmax, возникающая при деформировании образца картона. Испытание продолжают до тех пор, пока образец не пройдёт через опорные валики. После испытания образцы осматривают и отмечают наличие дефектов после испытания: излом, расслаивание. Определение жёсткости при изгибе проводят на устройстве, изображённом на рис. 12.4. Устройство состоит из двух частей верхней и нижней. В верхней части устройства расположены два стальных опорных валика 2 и 5 диаметром 80,05 мм, расстояние между центрами валиков l = 500,1 мм. Нижняя часть устройства состоит из изгибающего валика 5 диаметром 80,05 мм, соединённого с хвостовиком 6. Стальные валики 2 и 5 могут свободно вращаться. Устройство для испытания проб материалов устанавливают на разрывную машину любого типа. 
После этого устанавливают нижнюю часть устройства в нижних тисках. Нижняя часть устройства должна быть расположена относительно верхней так, чтобы риска 7 нанесённая на верхней части совпала с риской 7 расположенной на нижней части устройства. Совмещение рисок 7 позволяет расположить валик 5 по центру относительно валиков 2. После этого хвостовик 6 фиксируют нижними тисками. Установив устройство, осуществляют подготовку образцов к испытанию. Для испытания из кожи, резины и картона вырубают два образца в продольном и два образца в поперечном направлениях. Образцы материалов имеют прямоугольную форму размером: ширина 250,1 мм, длина 1500,1 мм. Подготовив образцы, приступают к испытанию. Все образцы испытывают таким образом, чтобы лицевая часть располагалась на опорных валиках 2. Образец укладывают на опорные валики симметрично относительно изгибающего валика 5, как указано на рис. 12.4. Скорость движения нижнего зажима устанавливают равной 25 мм/мин. Пояс измерения нагрузки А (0 50 кгс). Определение жёсткости образцов материалов проводят при фиксированных значениях стрелы прогиба f = 10, 20, 30 и 40 мм. Установив образец материала в изгибающем устройстве, включают разрывную машину и нажимают кнопку “вниз”. Внимание! При касании изгибающего валика 5 образца материала 1 нажимают кнопку “стоп” и фиксируют значение абсолютного удлинения на шкале измерения или переводят указатель измерения деформации на “0”. Затем вновь нажимают кнопку “вниз” и в тот момент, когда на измерителе абсолютной деформации величина равна l = f = 10 мм, нажимают кнопку “стоп”, фиксируя на силоизмерителе динамометра усилие P1 . Затем нажимают кнопку “вниз”, и, при l = f = 20 мм, нажимают кнопку “стоп”, фиксируя усилие PИ2 и так далее до значения l = f = 40 мм. Испытание по данной методике проводят для всех образцов. Определив значение нагрузок при соответствующих значениях стрелы прогиба, приступают в вычислению D по формуле (12.7). Рассчитав значения D, строят графики зависимостей D= (f). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс по дисциплине Материаловедение ... | | Учебно-методический комплекс ростов-на-Дону 2009 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Адвокатская деятельность и адвокатура» разработан в соответствии с образовательным стандартом... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Макроэкономика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |  | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы оптимальных решений» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных, практических и лабораторных... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Медиапсихология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Искусствоведение» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «судебная медицина» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Примерная структура, состав и содержание учебно-методического комплекса... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология рекламной деятельности» составлен в соответствии с требованиями Государственного... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психология стресса» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психодиагностика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы патопсихологии» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Анатомия цнс» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «земельное право» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы нейропсихологии» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
