Под действием ударной нагрузки

РАЗРУШЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

лабораторная работа по дисциплине

«Физическая природа разрушения и повреждения элементов оборудования»

Выполнил студент гр.БМПз 11-01 В. Р. Ишмурзин

Проверил профессор М. М Закирничная

Уфа 2015

Цель лабораторной работы: анализ значений ударной вязкости стали 09Д2С для образцов с U- и V-образным концентратором.

Необходимое оборудование, приборы и инструменты:

- башенный копер INSTRON CEAST 9340;

- штангенциркуль;

- образцы для определения ударной вязкости с U- и V-образным концентратором.

Установка для проведения испытаний - башенный копер INSTRON CEAST 9340 (рисунок 1) - напольная система для ударных испытаний с энергией удара от 0, 30 до 405 Дж (от 0, 22 до 299 фунтов силы). Данная система состоит из базового контрольно-измерительного оборудования и удобно расположенного контроллера работой башни и сбора данных.

Рисунок 1 – Установка для проведения ударных испытаний

Общие теоретические сведения

Удельной ударной вязкостью материала называют отношение работы ∆ W_F, затраченной маятником на разрушение стандартного образца к площади его поперечного сечения A в месте излома.

(1)

Чем больше величина ударной вязкости, тем лучше материал сопротивляется динамической нагрузке. Образцы из хрупких материалов ломаются легко, с небольшой затратой работы на разрушение. Образцы из пластичных материалов наоборот – требуют на разрушение большей энергии.

Изменение формы образца также сказывается на величине ударной вязкости. Переход к более широким образцам и к образцам с более острым надрезом смещает температурный интервал в сторону более высоких температур. На образцах из металлов всегда создается надрез - концентратор напряжений.

Ударная вязкость в значительной мере отражает состояние поверхности образца, т.к. распределение деформации в образце неравномерно и часто бывает сосредоточенно, в основном, в поверхностных слоях. Наличие твердых поверхностных слоев понижает ударную вязкость, а мягкие поверхностные слои повышают ее.

Рисунок 2 – Эскиз образца с концентратором вида U

Рисунок 3 – Эскиз образца с концентратором вида V

Ударные испытания являются ценным, а иногда необходимым дополнением к статическим испытаниям гладких образцов, главным образом для низко- и среднеуглеродистых сталей.

Удельную ударную вязкость определяется по формуле (2)

d_n=A/F, (2)

где А – это работа удара, затраченная на излом образца;

F – площадь поперечного сечения образца(в месте надреза).

d_n=187, 14/89, 1* =2, 1* Дж/ = 2, 1 МДж

d_n=158, 7/87, 22=1, 82* Дж/ =1, 82 МДж

Площадь поперечного сечения F определяем по формуле (3)

F=a*b,

где a-высота исследуемого образца;

b- ширина исследуемого образца.

F=9*9, 9=89, 1

F=8, 9*9, 8=87, 22

Результаты исследования заносим таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты проведенных исследований

Номер образцов	Размеры сечения образца, мм	Площадь поперечного сечения образца,	Работа, поглощенная обр., Дж	Удельная ударная вязкость, МДж
А	9/9, 9	89, 1	187, 14	2, 1
Б	8, 9/9, 8	87, 22	158, 7	1, 82

Рисунок 4 – Образец после испытаний

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы по определению ударной вязкости образца из стали 09ДС2, получили навыки по ходу определения ударной вязкости и порядку определения значения ударной вязкости:

-определили значение ударной вязкости для образцов V-образным концентратором меньше на 0, 28 МДж, чем с образцом U-образным концентратором, что хорошо согласуется с литературным значением.