ВВЕДЕНИЕ - Томский Государственный Архитектурно

СФ
Т ГА С У
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Томский государственный архитектурно-строительный университет»
(ТГАСУ)
TNE ASSOCIATION OF EUROPIAN CIVIL ENGINEERING FACULTIES
A SSOC IATION OF EU ROP EAN
C IVIL E NGIN EER IN G FA CU LTIES
Строительный факультет
Кафедра «Строительная механика»
Журнал
лабораторных работ
по дисциплине
“Сопротивление материалов”
Студент: ________________________________
группы: ________________________________
ТОМСК 2011 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА
Цель работы: установление опытным путем зависимости между нагрузкой и
удлинением образца при растяжении до момента его разрыва; определение величины
основных
механических
характеристик
материала
образца
(предела
пропорциональности ПЦ, предела текучести физического Т, истинного
сопротивления разрыву SК, временного сопротивления материала В, относительного
удлинения δ и относительного сужения после разрыва Ψ.
Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта
Рис. 1.
1. Измеряем размеры образца до начала испытания (рис. 1):
Диаметр образца
d0 =
см .
Начальная длина
l0 =
см.
Рабочая длина
lр =
см.
Площадь сечения: A0 
d 2

4
4

см2.
2. Измеряем размеры образца после испытания (рис. 2):
Рис. 2.
Конечная длина lк =
см.
2
Диаметр шейки dш =
см.
Площадь сечения в месте разрыва:
A 
ш
  d ш2

4
см2.

4
3. Экспериментально фиксируем значения нагрузок
Нагрузка, соответствующая пределу текучести
Fт =
кг .
Наибольшая нагрузка при испытании
Fmax =
кг.
Нагрузка в момент разрыва
Fp =
кг.
Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности
FПЦ 
Fmax  h пц
=
h max
кг.

Рис.3.
4. Определяем механические характеристики материала
Предел пропорциональности ПЦ - наибольшее напряжение, до которого
деформации прямо пропорциональны напряжениям.

пц

Fпц
А0


МПа.
Предел текучести Т - напряжение, при котором деформации растут без
заметного увеличения нагрузки
F
  Т 
т А0

МПа.
Временное сопротивление В (предел прочности) - максимальное напряжение
(определенное без учета изменения площади поперечного сечения в процессе
3
нагрузки) выдерживаемое материалом при растяжении.
F
  max 
в
А0

МПа.

МПа.

МПа.
Условное напряжение в момент разрыва:
 русл 
Fр
А0

Истинное напряжение в момент разрыва:
 ист

р
Fр
Аш

Истинное сопротивление разрыву:
SK 
FВ

АК
МПа.

Относительное удлинение образца, %:

К  0
 100 
0
 100 
.
Относительное сужение образца после разрыва, %:

A0  АК
 100 
A0
 100 
.
5.Данные и результаты лабораторной работы сводим в табл. 1.
Таблица 1
Протокол механических испытаний
Размеры образца
Напряжения,
Матер
Усилия, кг
до
после
МПа
иал
испытания испытания
образ
ца
d0, A0, ℓ0, dШ, AK ℓК, FПЦ F
FВ ПЦ Т В SK
Т
2
2 см
см
см
см
см
см
Относител
ьные
деформаци
и, %


4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ
Цель работы: опытное определение величины модуля продольной упругости
материала.
Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта
1. Стальной образец (рис.4) нагружаем растягивающей силой с шагом
250 кг., снимаем показания с рычажного тензометра (рис. 5) заносим данные в
таблицу 2.
Рис.4.
Рис.5.
Таблица 2.
Показания рычажного тензометра
F
кг
1
0
2
250
3
500
4
750
5
1000
6
1250
7
1500
∆F
кг
l
мкр.
∆l
мкр.
∆lср
мкр.
250
№ п/п
2. Определяем модуль продольной упругости:
E
F  l
250кг  2 см


l СР  A0 ....................мкр  0,0001 .....................см 2
МПа.
5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВА НА СЖАТИЕ
Цель работы: опытное определение величин временного сопротивления при
сжатии вдоль и поперек волокон.
b
h
Ход лабораторной работы и обработка результатов опыта
Вид испытываемого образца (рис. 6). Для образца,
испытываемого на сжатие вдоль волокон и для образца,
испытываемого на сжатие поперек волокон, выполнить:
d
a
Рис. 6
1. Замеряем размеры образцов а, b, h до испытания с
точностью до 0,1 мм.
а1 =
мм; b1 =
мм;
h1 =
мм;
а2 =
мм;
b2 =
мм;
h2 =
мм.
Вычисляем площади поперечных сечений образцов:
А1 = а1 ∙ b1 ∙ 10-6 =
м2 . А2 = а2 ∙ b2 ∙ 10-6 =
2.
м2.
Вставляем первый образец между захватами машины и производим
испытание образца на сжатие вдоль волокон. Постепенно увеличивая
нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину
разрушающей нагрузки FB1 =
Н c точностью до величины
минимального деления шкалы силоизмерителя.
Вставляем второй образец между захватами машины и производим
испытание образца на сжатие поперек волокон. Постепенно увеличивая
нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину
разрушающей нагрузки FB2 =
Н.
Диаграммы сжатия деревянного образца вдоль и поперек волокон:
6
3. Вычисляем временные сопротивления σВ1 и σВ2:
 B1 
FB1
=
a1  b1
Па.  B 2 

FB 2
=
a2  b2

Па.
4. Результаты вычислений заносим в табл. 3.
Таблица 3
Протокол механических испытаний.
Материал
образца
Размеры образца
а,
мм
b,
мм
h,
мм
Временное
сопротивлен
ие σB, МПа
(σ 1, 2)
Разрушающая
нагрузка FB, H
A,
м2
Дерево
вдоль
волокон
Дерево
поперек
волокон
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО И ЧУГУННОГО ОБРАЗЦА НА
СЖАТИЕ
Цель работы:
1. Определить механические характеристики материалов: для пластичных –
предел текучести, для хрупких – предел прочности.
2. Сравнить поведение и характер разрушения пластичных (мягкая сталь, медь) и
хрупких (чугун, бетон) материалов при их испытании на сжатие.
Ход лабораторной работы и обработка результатов
опыта
Вид испытываемого образца (рис. 7). Для образца,
испытываемого на сжатие вдоль волокон и для образца,
испытываемого на сжатие поперек волокон, выполнить:
1. Перед испытанием необходимо измерить высоту h0 и
диаметр образцов из стали и чугуна d0.
Вычисляем площади поперечных сечений образцов:
Рис. 7.
A 
1
  d 02

4
  d 02
A 

2
4
4
4

м2 .

м2 .
7
2.
Вставляем стальной образец между захватами машины и производим
испытание образца на сжатие вдоль волокон. Постепенно увеличивая
нагрузку, доводим образец до разрушения. Записываем величину
разрушающей нагрузки FB1 =
Н c точностью до величины
минимального деления шкалы силоизмерителя.
Вставляем чугунный образец между захватами машины и производим
испытание образца на сжатие. Постепенно увеличивая нагрузку, доводим
образец до разрушения. Записываем величину разрушающей нагрузки
FB2 =
Н c точностью до величины минимального деления шкалы
силоизмерителя.
F
F
FВ
FПЦ
Диаграмма сжатия стального образца
Диаграмма сжатия чугунного образца
3. Вычисляем временные сопротивления σВ1 и σВ2: предел текучести и предел
прочности
 B1 
FB1
=
A1
Па.  B 2 

FB 2
=
A2

Па.
4. Результаты вычислений заносим в табл. 4.
Таблица 4
Протокол механических испытаний.
Материал
образца
Размеры образца
d0,
мм
h0,
мм
A,
м2
Разрушающая
нагрузка FB, H
Временное
сопротивлен
ие σB, МПа
(σ 1, 2)
Сталь
Чугун
8