Журнал лабораторных работ по механике материалов

МЕЖГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Технологии металлов»
ЖУРНАЛ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО МЕХАНИКЕ МАТЕРИАЛОВ
АДДИТИВНОГО СИНТЕЗА
для студентов специальности
1-36 07 02 «Производство изделий на основе
трехмерных технологий»
дневной формы обучения
Работы выполнил студент ________________________
Факультет ____________________Курс______________
Группа __________________________________________
Руководитель ____________________________________
Могилев 2021
УДК 539.3/6
ББК 305.1212
Ж 55
Рекомендовано к изданию
учебно-методическим отделом
Белорусско-Российского университета
Одобрено кафедрой «Технологии металлов» «30» августа 2019 г., протокол № 1
Составитель: И. М. Кузменко
Рецензент канд. техн. наук, доц. А. П. Прудников
В журнале производятся расчеты и обрабатываются результаты экспериментов при проведении лабораторных работ студентами специальности 1-36 07 02 «Производство изделий на основе трехмерных технологий» дневной формы обучения.
Учебно-методическое издание
ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО
МЕХАНИКЕ МАТЕРИАЛОВ АДДИТИВНОГО СИНТЕЗА
Ответственный за выпуск
Технический редактор
Компьютерная верстка
Д. И. Якубович
А. Т. Червинская
Н. П. Полевничая
Подписано в печать 05.09.2019. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Гарнитура
Таймс.
Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,06. Тираж 58экз. Заказ №570.
Издатель и полиграфическое исполнение:
Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования
«Белорусско-Российский университет»
Свидетельство о государственной регистрации издателя,
изготовителя, распространителя печатных изданий
№ 1/156 от 07.03.2019 г.
Пр. Мира, 43, 212022, г. Могилев.
© Межгосударственное образовательное учреждение
высшего образования
«Белорусско-Российский университет»
2 Лабораторная работа № 2. Определение механических характеристик материалов аддитивного синтеза при испытании
на растяжение
2.1 Цель работы
1 Изучить требования стандартов:
ГОСТ 11262-80 «Пластмассы. Метод испытания на растяжение»;
ГОСТ Р 56800-2015 «Композиты полимерные. Определение механических свойств при растяжении неармированных и армированных материалов»;
ГОСТ 4648-71 «Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб».
2 Изучить поведение материалов аддитивного синтеза при растяжении и
определить их основные механические характеристики.
2.2 Исходные данные
Таблица 2.2 Размеры образца типа № _____ по ГОСТ 11262-80
Параметр
Размер, мм
Общая длина l1
Расстояние между метками, определяющими положение
кромок зажимов на образце l2
Длина рабочей части l3
Расчетная длина l0
Ширина головки b1
Ширина рабочей части b2
Толщина d
Радиус закругления r, не менее
Радиус закругления большой r1
Радиус закругления малый r2
Диаметр головки D1
Диаметр рабочей части D2
Рисунок 2.1 – Эскиз и действительные размеры образца до испытания
Начальная площадь поперечного сечения образца
А0 
расчетная
формула

подстановка
цифровых значений

ответ
(мм2 )
2.3 Протокол испытания
– наименование материала: _____________________________________
– наименование предприятия-изготовителя: _______________________
– метод изготовления изделия: __________________________________
– основные размеры и место вырезки изделия: _____________________
– метод изготовления образца: __________________________________
– условия кондиционирования: _________________________________
– тип использованных образцов, ширина и толщина в пределах расчетной длины l0: ______________________________________________________
– атмосферные условия в лаборатории: ___________________________
– количество испытуемых образцов: _____________________________
– тип испытательной машины: __________________________________
– тип прибора для измерения удлинения: _________________________
– скорость испытания: _________________________________________
– место и направление вырезки образца
из анизотропного материала: ____________________________________
– среднее арифметическое значение
для определяемых показателей: _________________________________
– стандартное отклонение: _____________________________________
– дата испытания: ____________________________________________
– стандарт, в соответствии с которым
проводилось испытание: ______________________________________
Технические характеристики испытательной машины Kason WDW-1
Тип машины
Максимальная нагрузка
Предел допускаемой относительной погрешности:
измерения силы
измерения перемещения подвижной траверсы
Диапазон плавно регулируемых скоростей
нагружения
Скорость нагружения в эксперименте
Разрешение перемещения
1000 Н
± 0,5%
± 0,5%
0,005-1000 мм/мин
0,001 мм
Измерительные средства: __________________________________
Данные опыта
Рисунок 1.2 – Эскиз образца в момент разрыва
dK 
м
м–
lК 
м
м–
наименьший диаметр шейки после
разрыва образца;
длина расчетной части образца в
конце испытаний.
Абсолютное удлинение образца после разрыва
lK  lK  l0 
Площадь поперечного сечения шейки
Aк
FТ 
  d к2


4
FВ 
Fпц 
Fк 
к
нагрузка, соответствующая площадке текучести;
к
нагрузка, соответствующая пределу прочности;
Н–
Н–
к
Н–
Н–
Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности
к
Нагрузка, соответствующая моменту разрушения
1.4 Обработка результатов опыта
Изучить диаграмму растяжения образца.
Определить характеристики прочности:
 пц 
Fпц
A0

FТ

A0
F
В  В 
A0
Т 
Fк

Aк
Построить диаграмму растяжения образца по результатам эксперимента. (Масштабный коэффициент задается преподавателем).
к 
Δl
Рисунок 1.3 – Диаграмма растяжения образца
Определение характеристик пластичности:

lK  l0
 100 % 
l0

A0  AК
 100 % 
A0
Определение удельной работы деформации:
w
Wрасч
A0  l0

FB (lK  l0 )  

A0  l0
где  – коэффициент полноты диаграммы, для стали  = 0,85.
1.5 Выводы
,
Подпись студента
Дата
Подпись преподавателя
Дата
2 Лабораторная работа № 3. Определение модуля
упругости первого рода и коэффициента Пуассона для стали
2.1 Цель работы
Проверить справедливость закона Гука и опытным путем определить
упругие постоянные материала: модуль упругости первого рода Е и коэффициент Пуассона  .
2.2 Исходные данные
Рисунок 2.1 – Схема нагружения образца и расположения тензорезисторов
Материал образца – Ст 3.
Предел пропорциональности  пц  200 МПа .
Размеры сечения: h  0,01 м; b = 0,04 м.
Площадь сечения
А  hb 
Нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности:
Fпц   пц  A 
2.3 Протокол испытаний
Испытательная машина типа _________________________________.
Наиболее развиваемое усилие (по шкале_____) ________________.
Цена деления шкалы силоизмерителя _________________________.
Измерительный прибор типа _________________________________.
Цена деления прибора m  0,91  10 5 .
Таблица 2.1 – Данные опыта
Н
агрузка,
к
Н
Напряжение

Показания прибора ИДЦ-1
F,
A
МПа
F
σ
0
0
∆
σ
 ср 
Продольный
тензорезистор
∆
n
n
–
Поперечный
тензорезистор
n
'
–
n ср 
–
n ' ср 
2.4 Обработка результатов опыта
Вычисление средних относительных деформаций:
 ср  n ср  m 
'ср  n 'ср m 
∆n'
Относительная продольная
деформация
 ср  n i  n 0   m
0
Проверка закона Гука
Рисунок 2.2 – Зависимость нормального напряжения от относительной продольной
деформации
Определение модуля продольной упругости:
 ср
E

 ср
Определение коэффициента Пуассона:
'ср


 ср
2.5 Выводы
Подпись студента
Дата
Подпись преподавателя
Дата
3 Лабораторная работа № 4. Испытание стали и чугуна на
сжатие
3.1 Цель работы
Определить механические характеристики стали и чугуна при сжатии.
3.2 Исходные данные
Материал – сталь:
d0 =
мм;
h0 =
Площадь поперечного сечения образца
А0 =
Материал – чугун:
d0 =
мм;
h0 =
Площадь поперечного сечения образца
А0 =
мм.
м2.
мм.
м2.
Рисунок 3.1 – Эскиз образца
3.3 Протокол испытаний
Испытательная машина типа _________________________________.
Наибольшее развиваемое усилие (по шкале_____) _______________.
Цена деления шкалы силоизмерителя ________________________.
Измерительный прибор _____________________________________.
Данные опыта
Нагрузка на стальной образец, соответствующая пределу текучести:
FТ 
Нагрузка на чугунный образец, соответствующая разрушению – пределу
прочности:
FВ 
Размеры деформированных образцов
Материал – сталь:
dK =
мм;
hK =
мм.
Материал – чугун:
dK =
мм;
hK =
мм.
Эскизы образцов после испытаний
Материал – сталь.
3.4 Обработка результатов опыта
Предел текучести стали
F
Т  Т 
A0
Предел прочности чугуна
F
В  В 
A0
Деформации стального образца:
h  h K  h 0 
Материал – чугун.
 ост 
h

h0
d  d K  d 0 
'ост 
d

d0
Деформации чугунного образца:
h  h K  h 0 
 ост 
h

h0
d  d K  d 0 
'ост 
d

d0
Диаграммы сжатия материалов
Рисунок 3.2 – Диаграмма сжатия стали
Рисунок 3.3 – Диаграмма сжатия
чугуна
3.5 Выводы
Подпись студента
Дата
Подпись преподавателя
Дата