Методы и средства контроля, предназначенные для измерения угловых величин. Разрушающие методы контроля. Испытания на растяжение, сжатие, изгиб

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

Контрольно-курсовая работа

Методы и средства контроля, предназначенные для измерения угловых величин. Разрушающие методы контроля. Испытания на растяжение, сжатие, изгиб

Выполнил:

Ст-т гр. 620521

Кобяков Ж.А.

Проверил:

Белов Д.М.

Тула 2014 г.



1. Методы и средства контроля, предназначенные для измерения угловых величин

конический поверочный угол

Развитие научных основ организации контроля базируется на четкой классификации объектов, правил, методов и средств контроля. Согласно ГОСТу 16504 вид контроля - это классификационная группировка контроля по определенному признаку. Метод контроля - это правила применения определенных принципов и средств контроля. К методам контроля относятся технология его проведения (способы, приемы и последовательность операций), число контролируемых параметров и точность. Средство контроля - это техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения контроля.

Для измерения угловых размеров применяется широкая номенклатура методов и средств, которые можно разделить на следующие основные группы.

1. Методы и средства измерений углов, основанные на сравнении с жесткой мерой. В качестве образца используется угловая мера. Методом сравнения определяют отклонение проверяемого угла от угла образцовой меры. К этой группе относятся: методы оценки размеров световой щели; измерения с помощью рычажно-механических и рычажно-оптических приборов; пневматических приборов, припасовке по краске.

2. Методы и средства измерения координат, образующих угол, расчет утла с использованием тригонометрических функций. Угол определяется косвенным методом через измерение линейных величин. К этой группе относятся: координатный метод на универсальном микроскопе; метод измерения с помощью синусной линейки, тангенсной линейки, с помощью шариков, роликов и концевых мер длины.

3. Методы и средства измерений углов, основанные на их сравнении с угловой шкалой прибора. Угол отсчитывают непосредственно в угловых единицах по шкале прибора. К этой группе относятся: методы с применением автоколлимационных труб; оптических делительных головок; оптического делительного стола; инструментального и универсального микроскопов; уровней; угломеров.

В машиностроении при измерении угловых величин принято в качестве единиц использовать градус, минуту, секунду. За градус (1°) принимают плоский угол, равный центральному углу, опирающемуся на дугу длиной в 1/360 окружности. Для оценки дольных значений используют шестидесятичную систему счисления, т. е. 1° = 60 мин, а 1 мин = 60 с. Однако в Международной системе единиц (СИ) за единицу плоского угла принят радиан -- угол между двумя радиусами, образующими сектор с дугой, равной по длине радиусу. В пересчете на градусы, минуты и секунды 1 рад = 360/271 = 57°1745" = 343745" = 206265".

Измерение малых углов достаточно часто осуществляют косвенным методом, используя тригонометрические зависимости. В ряде случаев за значение угла (в радианах) принимают значение его синуса или тангенса. Возникающая при подобном допущении погрешность составляет не более 10 % для углов до 25°.

Точность изготовления углов и контроля их размеров во многом зависит от длины сторон, образующих угол: чем меньше стороны, тем труднее его изготовить и проконтролировать. Поэтому допуски на угловые размеры задаются в зависимости от длины меньшей стороны, а не от его номинального значения.

Коническая форма, которую нужно придать поверхности заготовки при обработке на металлорежущих станках либо проконтролировать, может быть задана на чертеже несколькими размерами. Основные из этих размеров приведены на рис. 1: D, d -- больший и меньший диаметры конуса; l -- длина оси (высота) конуса; АВ -- длина образующей конуса; 2а -- угол конуса при вершине; а -- угол уклона конуса; L -- длина детали.



Рис. 1. Основные размеры конических поверхностей

Размеры конусов могут задаваться различными способами. Так, например, простановкой значения угла конуса при вершине или конусности, угла уклона или уклона конуса и др. За угол конуса при вершине принимают угол между образующими конуса в плоскости, проходящей через ось конуса. Угол уклона равен половине угла конуса при вершине. Эти углы измеряют в градусах. Конусность К -- это отношение разности диаметров двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними, т. е. К-- (D--d)/l. Уклон конуса U -- это отношение разности радиусов двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними, т.е. U= (D -- d) / 21. Часто на чертежах конусность указывают в виде соотношения 1:1, где l -- расстояние между двумя сечениями, разность диаметров которых составляет 1 мм. Это позволяет выражать конусность в виде целых чисел и обеспечивает удобства при их измерении. Исключение составляют конусы, используемые в станках с ЧПУ. Здесь конусность обозначают соотношением 7:24, но суть записи та же, т. е. разность диаметров поперечных сечений на длине 24 мм составляет 7 мм.

В машиностроении довольно часто используют конусы Морзе (хвостовики сверл, конические поверхности шпинделей и др.). Они имеют одинаковый угол при вершине, равный 2°5151". Допустимые отклонения от номинала зависят от степени точности конуса. В зависимости от наибольшего диаметра конусы Морзе обозначают номерами от 0 до 6. Наибольший диаметр конуса, обозначенного № 0, составляет 9 мм, а № 6 -- 60 мм.

На машиностроительных чертежах размеры, определяющие коническую поверхность, могут быть проставлены в различных сочетаниях. Кроме того, возможно отсутствие некоторых из размеров, необходимых для выбранного метода измерения или настройки станка. Чтобы определить интересующие нас или «недостающие» размеры, можно воспользоваться зависимостями, указанными в табл. 1.

Таблица 1. Зависимости между основными размерами конуса

Рис. 2. Схемы (а…з) измерений углов некоторыми методами

Применяемые на практике методы контроля конусов можно разделить на три вида.

1. Метод сравнения с жесткой угловой мерой, принятой за образцовую, заключается в том, что в процессе измерения проверяют отклонение проверяемого угла от этой меры. Отклонения оценивают различными способами: по световой щели, путем измерения с помощью рычажно-механических, рычажно-оптических и пневматических приборов, а также по краске.

2. Абсолютный метод основан на использовании приборов с угломерной шкалой. Значение угла считывают с этой шкалы непосредственно в угловых единицах. Измерения осуществляют с помощью автоколлимационных труб, оптических делительных головок, оптического делительного стола, инструментального и универсального микроскопов, гониометров и других приборов.

3. Косвенный (тригонометрический) метод заключается в измерении линейных размеров, связанных с углом определенными тригонометрическими зависимостями. К таким измерениям относят следующие: измерения углов координатным методом с помощью универсального микроскопа и с применением рычажных приборов: измерения с использованием синусных и тангенсных линеек, шариков, роликов, концевых мер длины.

Схемы измерений некоторых из перечисленных методов приведены на рис. 2. Внутренний угол детали может быть оценен с помощью восьмигранной мерной призмы (рис. 2, а). О точности угла можно судить по зазору между его образующей и рабочей гранью призмы. При отсутствии зазора значение измеряемого угла определяют из соотношения а = 180°-- в. На рис. 2, б...г показаны схемы измерения угла сравнением с образцовой угловой мерой, оценки просвета с помощью наборов щупов и абсолютного измерения угла оптическим угломером. На рис. 2, д...з показаны схемы контроля конусов по базорасстоянию конусным калибром (при этом годен только конус, изображенный на рис. 2, з).



2. Угловые меры и поверочные угольники

Угловые меры (рис. 3) -- это средства измерений, воспроизводящие единицу плоского угла в градусах. Их применяют для контроля углов деталей, проверки и градуировки угломерных приборов и угловых шаблонов.

Рис. 3. Угловые меры

Угловые меры выпускают пяти типов: I -- угловые плитки с одним рабочим углом а и срезанной вершиной; II -- угловые плитки с одним рабочим острым углом а; III -- угловые плитки с четырьмя рабочими углами а, в, б, у (углы подбирают в таком сочетании, чтобы две стороны плитки были параллельными); IV -- шестигранные призмы с неравномерным шагом; V -- многогранные прямые призмы с равномерным шагом (в соответствии со стандартом эти призмы изготовляют восьми- или двенадцатигранными).

Рабочие углы плиток образуются соседними измерительными поверхностями. У многогранных призм рабочими являются центральные углы, образованные перпендикулярами, опущенными из центра на измерительные поверхности. Многогранная призма позволяет использовать суммарные центральные углы, т. е. ею (или ее частью) можно пользоваться, как блоком угловых мер. Прямые призмы применяют для поверки оптических делительных головок и гониометров. В блоки с другими угловыми мерами их не собирают.

Угловые меры выпускают в виде наборов с различными номинальными значениями углов и градацией последних через 2°; 1°; 1 и 15". Изготовляют эти средства измерений четырех классов точности (00; 0; 1; 2) и аттестуют на разряды. Рабочие поверхности угловых мер могут притираться друг к другу так же, как в рассмотренных выше плоскопараллельных мерах длины, однако с меньшей силой сцепления вследствие их небольшой ширины. Поэтому для большей надежности блоки угловых плиток крепят с помощью специальных приспособлений-державок (рис. 4).

Рис. 4. Приспособления-державки (а…в) для крепления угловых мер



При сборке блоков используют винты и конические штифты, вставляя их в отверстия, имеющиеся в плитках и державке. Державки, показанные на рис. 4, а, б, позволяют собирать блоки соответственно из двух и трех угловых мер. Для получения дополнительных углов используют державки со специальными лекальными линейками (рис. 4, в).

Проверку углов с помощью угловых мер обычно осуществляют на просвет, используя при этом образец просветов (рис. 5), изготовляемый следующим образом. Берут две одинаковые по высоте концевые меры 2 и притирают их к доведенной поверхности бруска 3, имеющего достаточно широкую рабочую поверхность. Затем между равновысокими мерами 2 притирают концевые меры различной высоты. Их поверхности и лезвие лекальной линейки 1 образуют просветы определенной ширины. В образце просветов, показанном на рис. 5, просветы имеют ширину 1, 2 и 3 мкм. Эти просветы «на глаз» сравнивают с просветом между деталью и угловой мерой.

В процессе слесарной или механической обработки угол детали пригоняют к угловой мере до ликвидации просвета или до тех пор, пока просвет не будет одинаков по всей длине образующей угла. Если угловая мера с необходимым значением угла отсутствует или конструкция детали не позволяет ее применить, изготовляют специальный угловой шаблон, который рассматривают, как нормальный калибр.

Оценка просвета «на глаз» в первую очередь зависит от навыка рабочего и ширины просвета. Так, просветы шириной свыше 10 мкм оценить практически невозможно. Оценку просветов шириной до 5 мкм можно осуществлять при определенном навыке с погрешностью 1...1,5 мкм; просветы шириной свыше5до 10 мкм оценивают с погрешностью 2...3 мкм.

Поверочные угольники 90° предназначены для проверки и разметки прямых углов, контроля взаимной перпендикулярности расположения поверхностей при сборке и ремонте различных видов оборудования, машин и приборов (в том числе при проверке точности станков).

В соответствии со стандартом выпускают угольники различных типов (рис. 5): УЛ (а), УЛП (б), УЛШ (в), УЛЦ (г), УП (д), УШ (е).

Рис. 5. Образец просветов

Рис. 6. Поверочные угольники (а…е)

Угольники типов УЛ, УЛП и УЛШ предназначены для лекальных работ. Они имеют две острые рабочие грани, образующие прямолинейное лезвие, радиус которого колеблется в пределах 0,1...0,2 мм. Это оказывает существенное влияние на точность определения просвета, так как при большем радиусе хуже виден просвет. Угольники типа УЛЦ представляют собой отрезок вала с торцами, перпендикулярными образующим цилиндрической поверхности. Так как они позволяют осуществлять очень точную проверку прямого угла, с их помощью выполняют поверку на плите других угольников. Угольники типов УП и УШ применяют при слесарной обработке деталей либо в процессе сборочных и ремонтных работ. Используют угольники так же, как угловые меры.

Размеры угольников типов УЛ, УЛП, УЛШ, УП и УШ различны -- от 60x40 до 1600x1000 мм (HxL). Угольники типа УЛЦ имеют размеры Н и L от 80 до 630 мм.

3. Разрушающие методы контроля. Испытания на растяжение, сжатие и изгиб

Разрушающий контроль характеризуется тем, что по его завершении нарушается пригодность объекта контроля к использованию по назначению. При таком контроле испытывают отобранные образцы ( пробы) и измеряют возникающие в них напряжения, нагрузки или деформации, Преимущество разрушающего контроля - возможность определения по его результатам разрушающих нагрузок или других характеристик, определяющих эксплуатационную надежность объекта. Принципиальный недостаток его - выборочность, так как разрушаются одни изделия, а эксплуатируются другие. Достоверность разрушающих методов контроля зависит от однородности свойств в образцах, взятых для испытаний, и в реальных объектах, а также от сходства условий испытаний и эксплуатации.

Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение. Испытания могут носить разный характер: статические нагрузки позволяют точно измерить силу воздействия на образец и подробно описать процесс деформации. Динамические испытания служат для определения вязкости или хрупкости материала: это разного рода удары, при которых возникают инерционные силы в частях образца и испытательной машины. Испытания на усталость - это многократные нагрузки небольшой силы, вплоть до разрушения. Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца. Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения. Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.

Для определения характеристик механической прочности используют разрывные машины. Например, WEB 600, производства TIME Group Inc.: она способна развивать усилие 600 кН. Машины для технологических испытаний, такие как ИА 5073-100, ИХ 5133, ИХ 5092 отечественного производства, поставляемые компанией ООО «Северо-Западные Технологии», служат для испытаний на скручивание проволоки, выдавливание листового металла, перегибов проволоки и так далее.

Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости - твердомеры. Например ИТ 5010 - машина для определения твердости по Виккерсу.

При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) - 1373 Н (140 кгс). После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца. Один из распространенных твердомеров по Роквеллу - ТР 5006 М. Среди машин, предназначенных для испытания на усталость можно назвать МУИ-6000 (поставщик - «Северо-Западные Технологии»

Испытания на растяжение

Испытания на растяжение являются основным и наиболее распространенным методом лабораторного исследования и контроля механических свойств материалов.

Эти испытания проводятся и на производстве для установления марки поставленной заводом стали или для разрешения конфликтов при расследовании аварий. В таких случаях, кроме металлографических исследований, определяются главные механические характеристики на образцах, взятых из зоны разрушения конструкции. Образцы изготавливаются по ГОСТ 1497-84 и могут иметь различные размеры и форму.

Между расчетной длиной образца l_о и размерами поперечного сечения А_о (или d_о для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

- у длинных образцов

- у коротких образцов

В испытательных машинах усилие создается либо вручную - механическим приводом, либо гидравлическим приводом, что присуще машинам с большей мощностью.

Порядок выполнения и обработка результатов

Образец, устанавливаемый в захватах машины, после включения насоса, создающего давление в рабочем цилиндре, будет испытывать деформацию растяжения. В измерительном блоке машины есть шкала с рабочей стрелкой, по которой мы наблюдаем рост передаваемого усилия F.

Соответствующие деформации Дl можно наблюдать по линейке на раме машины и стрелке, закрепленной на подвижной траверсе. Эти же данные дублируются на миллиметровке диаграммного аппарата в осях F - Дl.

В начале нагружения деформации линейно зависят от сил, потому участок I диаграммы называют участком пропорциональности. После точки В начинается так называемый участок текучести II.

На этой стадии стрелка силоизмерителя как бы спотыкается, приостанавливается, от точки В на диаграмме вычерчивается либо прямая, параллельная горизонтальной оси, либо слегка извилистая линия - деформации растут без увеличения нагрузки. Происходит перестройка структуры материала, устраняются нерегулярности в атомных решетках.

Далее самописец рисует участок самоупрочнения III. При дальнейшем увеличении нагрузки в образце происходят необратимые, большие деформации, в основном концентрирующиеся в зоне с макронарушениями в структуре - там образуется местное сужение - "шейка".

На участке IV фиксируется максимальная нагрузка, затем идет снижение усилия, ибо в зоне "шейки" сечение резко уменьшается, образец разрывается.

При нагружении на участке I в образце возникают только упругие деформации, при дальнейшем нагружении появляются и пластические - остаточные деформации.

Если в стадии самоупрочнения начать разгружать образец (например, от т. С), то самописец будет вычерчивать прямую СО₁. На диаграмме фиксируются как упругие деформации Дl_у (О₁О₂), так и остаточные Дl_ост (ОО₁). Теперь образец будет обладать иными характеристиками.

Испытания на сжатие

Испытания на сжатие широко применяют в машиностроении, строи- тельной индустрии и других отраслях хозяйственной деятельности. Так ГОСТ 10180-90 устанавливает методы определения предела прочности на сжатие, растяжение, изгиб образцов из бетона. ГОСТ 8462-85 устанавливает методы определения предела прочности при сжатии и изгибе стеновых материалов: силикатного и керамического кирпича, бетонных блоков и др. ГОСТ 16483.10-73 устанавливает методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон образцов из древесины. Метод определения условного предела прочности при сжатии древесины поперёк волок устанавливает ГОСТ 16483.11-72.

Испытание на сжатие черных и цветных металлов и сплавов при температуре 20 єС регламентируется ГОСТ 25.503-97. Этот же ГОСТ устанавливает методику построения кривой упрочнения при сжатии и оценки ее параметров. Основными механическими характеристиками материалов, определяемыми по результатам испытаний образцов на сжатие, являются: ? модуль упругости; ? предел пропорциональности; ? предел упругости; ? физический предел текучести; ? условный предел текучести; ? предел прочности. Характеристики пластичности при сжатии не определяются. Указанные величины механических характеристик могут быть использованы в случаях: ? выбора металлов, сплавов и обосновании требуемых конструктивных решений; ? статистического приемочного контроля, нормирования механических характеристик и оценки качества металла; ? разработки технологических процессов и проектировании изделий; ? расчета на прочность деталей машин.

Испытания материалов на сжатие проводят на специальных прессах или универсальных испытательных машинах по специальным методикам: для стали и чугуна используется ГОСТ 25.503-80, бетона - ГОСТ 10.180-90, древесины поперек волокон ГОСТ 16483.11-72, древесины вдоль волокон ГОСТ 16483.10-73.

Образцы материалов для испытания на сжатие изготовляются в виде цилиндров высотой h и диаметром d . Для чугуна, например, рекомендуется диаметр от 10 до 25 мм. Отношение h/d должно быть в пределах от 1 до 2. При значении h/d >2 сказывается влияние продольного изгиба. При значении h/d<1 в большей степени сказывается влияние сил трения, возникающих между торцами образца и опорными плитами машины.

Силы трения тормозят развитие деформации у торцов образца, чем и объясняется его бочкообразная форма в результате испытаний. Одним из способов уменьшения сил трения является смазывание торцов образца графитом, графитовой смазкой или парафином.

Образцы из искусственного камня (цементного или иного раствора) изготавливаются в виде кубиков или цилиндров.

Деревянные образцы изготавливают в виде прямоугольной призмы с основанием 20 х 20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм или кубиков со стороной 20 мм и более.

Пластичные материалы (мягкая сталь, медь и др.) одинаково хорошо работают на растяжение и сжатие, поэтому испытание на сжатие является дополнением к испытанию этих материалов на растяжение.

Для пластичных материалов модуль упругости Е, предел упругости и предел текучести при сжатии примерно те же, что и при растяжении. При сжатии пластичных материалов сила постоянно возрастает, при этом величину напряжений, соответствующих разрушающей силе, определить невозможно, так как образец не разрушается, а превращается в диск.

Характеристики, аналогичные относительному удлинению и относительному сужению при разрыве, при испытании на сжатие также получить невозможно.

Испытанию на сжатие подвергают главным образом хрупкие материалы, которые, как правило, лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению, и применяются для изготовления элементов, работающих на сжатие. Для их расчета на прочность необходимо знать характеристики материалов, получаемые при испытании на сжатие.

На рис. 7 кривая 2 показывает диаграмму сжатия чугуна, из которой видно, что закон Гука выполняется лишь приближенно в начальной стадии нагружения. Верхняя точка диаграммы соответствует разрушающей нагрузке F_max, определив которую, вычисляют предел прочности материала на сжатие

у^с_пч=F_max/A



Рис. 7. Диаграммы сжатия: 1 - малоуглеродистой стали; 2 - чугуна; 3 - бетона; 4 - сосны вдоль волокон; 5 - сосны поперек волокон

Разрушение чугунного образца происходит внезапно при незначительных остаточных деформациях. Разрушению предшествует образование трещин, расположенных приблизительно под углом 45° к образующим боковой поверхности образца, т.е. по линиям действия максимальных касательных напряжений (рис. 8, б).

Характер разрушения образцов из бетона (цементного раствора, камня) показан на рис. 8, в - при наличии сил трения между плитами машины и торцами образца. Разрушение происходит путем выкрашивания материала у боковых поверхностей в средней части образца. Трещины образуются под углом 45° к линии действия нагрузки.

При снижении сил трения за счет нанесения слоя парафина на опорные поверхности образца разрушение происходит в виде продольных трещин, материал расслаивается по линиям, параллельным действию сжимающей силы, и сопротивление материала уменьшается (рис. 8, г).

Диаграмма сжатия бетона показана на рис. 7, кривая 3. Из диаграммы видно, что рост нагрузки сопровождается упругими деформациями вплоть до разрушения, что вообще характерно для хрупких материалов.



Рис. 8. Вид образцов из различных материалов до и после испытания на сжатие: а - малоуглеродистая сталь; б - чугун; в - цементный раствор без смазки торцов; г - цементный раствор со смазкой торцов; д - дерево вдоль волокон; е - дерево поперек волокон

Особым своеобразием отличается сопротивление сжатию древесины как материала анизотропного и обладающего волокнистой структурой. При сжатии, как и при растяжении, древесина обладает различной прочностью в зависимости от направления сжимавшей силы по отношению к направлению волокон.

На рис. 7 изображены диаграммы сжатия образцов из древесины одной породы. Кривая 4 иллюстрирует сжатие образца вдоль волокон, а кривая 5 - поперек волокон. При сжатии вдоль волокон древесина значительно (в 8-10 раз) прочнее, чем при сжатии поперек волокон. При сжатии вдоль волокон образец разрушается вследствие сдвига одной части относительно другой (рис. 8, д), а при сжатии поперек волокон древесина склонна к прессованию и не всегда удается определить момент начала разрушения (рис. 8, е).

Порядок выполнения и обработка результатов

Предложенные для испытания образцы замеряют и, поочередно устанавливая их между опорными плитами, подвергают статическим нагружениям, в процессе которых на диаграммном аппарате производится запись диаграмм сжатия соответствующих материалов. По контрольной стрелке шкалы силоизмерителя фиксируются максимальные нагрузки для каждого из образцов.

По полученным диаграммам сжатия определяют максимальную нагрузку сжатия стального образца и разрушающие нагрузки для других образцов, корректируя их значения с показателями стрелки силоизмерителя, записывают показания в журнал испытаний. Далее определяют характерные значения напряжений и производят записи в журнал испытаний.

Испытания на изгиб

Изгибом называется вид нагружения бруса, при котором к нему прикладывается момент, лежащий в плоскости проходящей через продольную ось. В поперечных сечениях бруса возникают изгибающие моменты. При изгибе возникают деформация, при которой происходит искривление оси прямого бруса или изменение кривизны кривого бруса.

Брус, работающий при изгибе, называется балкой. Конструкция, состоящая из нескольких изгибаемых стержней, соединенных между собой чаще всего под углом 90°, называется рамой.

Изгиб называется плоским или прямым, если плоскость действия нагрузки проходит через главную центральную ось инерции сечения (рис. 9).

Рис. 9

При плоском поперечном изгибе в балке возникают два вида внутренних усилий: поперечная сила Q и изгибающий момент M. В раме при плоском поперечном изгибе возникают три усилия: продольная N, поперечная Qсилы и изгибающий момент M.

Если изгибающий момент является единственным внутренним силовым фактором, то такой изгиб называется чистым (рис. 10). При наличии поперечной силы изгиб называется поперечным. Строго говоря, к простым видам сопротивления относится лишь чистый изгиб; поперечный изгиб относят к простым видам сопротивления условно, так как в большинстве случаев (для достаточно длинных балок) действием поперечной силы при расчетах на прочность можно пренебречь.

Косой изгиб - изгиб, при котором нагрузки действуют в одной плоскости, не совпадающей с главными плоскостями инерции.

Сложный изгиб - изгиб, при котором нагрузки действуют в различных (произвольных) плоскостях.

Далее будем рассматривать плоский изгиб, то есть все силы будем прилагать в плоскости симметрии балки.

Рис. 10

Осваивать расчет балок и рам удобно, рассматривая по очереди следующие вопросы:

- Определение внутренних усилий в балках и построение эпюр внутренних усилий.

- Проверка прочности балок.

- Определение перемещений и проверка жесткости балок.

Решение этих вопросов получим в соответствующих разделах на примере конкретных задач.

Механические испытания на изгиб

Испытания на изгиб часто используются для оценки механических свойств материалов в хрупком или малопластичном состоянии, при воздействии коррозионной среды (коррозии под напряжением), а также для оценки пластичности и качества сварных соединений. Испытание на изгиб воспроизводит характерные для многих конструктивных элементов условия механического нагружения и позволяет выявить свойства поверхностных слоев, наиболее напряженных при разрушении.

Чаще всего образцы нагружают по схемам так называемого трехточечного (рис. 11,а) и четырехточечного (рис. 11,б) изгиба.

Рис. 11

Результаты испытания на изгиб представляются в виде диаграммы , где - изгибающая нагрузка, - стрела прогиба образца. Характерные диаграммы изгиба для хрупких (малопластичных) и пластичных материалов приведены на рис. 12. Для хрупких материалов последняя точка диаграммы соответствует разрушению без практически остаточных деформаций. По разрушающей нагрузке определяют предел прочности материала при изгибе . Пластичные материалы, как правило, невозможно довести до разрушения: образец изгибается до состояния, когда его части располагаются параллельно друг другу.



Рис. 12

При испытании пластичных материалов можно определить сопротивление материала начальным пластическим деформациям, воспользовавшись методикой, аналогичной применяемой при растяжении для определения соответствующих характеристик, без учета пластического перераспределения напряжений в процессе изгиба.



Список использованной литературы

1. Мустафин Ф.М. «Машины и оборудование газонефтепроводов».

2. http://www.equipnet.ru/articles/power-industry/power-industry_407.html.

3. http://msd.com.ua/lakokrasochnye-materi-al-y-i-pokrytiya/ispytaniya-na-izgib/.

Размещено на Allbest.ru

...