Материал: Технологические испытания с использованием ЭВМ. Учебное пособие. Елисеев В.В., Гольцев А.М
Подготовка образцов к испытанию: размеры поперечного сечения образца в области рабочей длины измеряются с точностью 0.01 мм. Первоначальная площадь поперечного сечения F0 определяется как минимальная по результатам двух-трех измерений ширины B0 и толщины h0 в области расчетной длины образца. На рабочей длине наносят границы на базе l0 =80 мм и прямоугольную сетку с шагом 15 мм. Точность нанесения сетки 0.02 мм (рис.2).
Расчетная длина образца l0=80 мм
b0
a0
Рис.2
Испытания: проводят на стандартном оборудовании, обеспечивающем растяжение образца по схеме одноосного растяжения при постоянной скорости деформирования
0.001-0.005c-1.
Измерение растягивающего усилия и осевого удлинения производят электронными аналоговыми датчиками, сигнал с которых поступает на ПК-карту в персональный компьютер(рис.3). С помощью специального программного обеспечения, написанного в среде LABVIEW-7, производится оцифровка и визуализация диаграммы растяжения в режиме реального времени. Эта функция обеспечивает получение табулированной диаграммы растяжения, которая записывается в текстовый файл для последующей обработки и построения
8
истинное
в координатах: растягивающее усилие Р (Н) - удлинение l (мм); максимальное растягивающее усилие Fm (H); утонение или ширина границ рабочей части образца на расстоянии, не менее ширины образца от места разрушения.
Система регистрации, обработки и визуализации экспериментальных данных
Датчик
крутящего момента.
Датчик улов кручения
Датчик
усилия
|
|
BMC |
|
Датчик |
|||
|
карта |
||
осевого |
|
||
|
|
||
удлинения |
|
|
|
|
|
|
Датчик
окружного
удлинения
Датчик
давления
Рис.3
Обработка результатов испытаний: 1. В результате обработки диаграммы растяжения рассчитывают параметры сопротивления пластическому растяжению: условный предел текучести Rp02 и предел прочности Rm, равномерное остаточное удлинение Ag :
9
|
Rp0.2 |
|
Fp0.2 |
; |
|||
|
|
|
S0 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Fm |
|
|
(2) |
|
|
R |
. |
|
||||
|
|
|
|||||
|
|
m |
S0 |
|
|||
|
|
|
|
||||
Ag |
ln |
l0 |
l lg |
; |
(3) |
||
l0 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Fp0.2 - усилие растяжения, соответствующее условному пределу текучести при остаточной деформации 0,2 % (рис.4). Для вычисления этой величины ординату соответствующей точки на кривой течения умножают на масштаб по усилию
Fm ;
F ~ (4)
Fm
S0 - исходная площадь поперечного сечения образца до растяжения; l- масштаб диаграммы по удлинению
|
lu |
l0 |
; |
(5) |
l |
|
|
||
|
|
lr |
|
|
lu - длина рабочей части образца после разрушения. Расчету подлежат результаты испытаний только тех образцов, разрушение которых произошло в области, отстоящей не менее трети расчетной длины от ее границ.
Рекомендуется также определять относительное остаточное удлинение A на базовой длине 80 мм как стандартную характеристику, по которой дополнительно можно проверить качество проведенного эксперимента.
10
A |
lu l0 |
100(%); |
|
|
(6) |
||
|
l0 |
||
|
|
||
~
~ F (в масштабе F)
Fm
~
Fp0.
|
С=0.002 lr(l0/(lu-l0)) |
C |
l (в масштабе l) |
|
lg |
lr
Рис.4
Диаграммы растяжения образцов, ориентированных в одном направлении, аппроксимируют уравнением Свифта (1). Аппроксимация производится методом наименьших квадратов с помощью вычислительной программы. Для подготовки входных данных с каждой кривой растяжения (рис.4) снимают координаты 1000-5000-ти точек через равные интервалы по времени. Точка диаграммы, соответствующая пределу текучести, является первой в этом диапазоне, а пределу прочности - последней. Кроме того, для каждой кривой вводят: наибольшую нагрузку Fm в Ньютонах, абсциссу остаточного удлинения lr , площадь поперечного сечения S0, расчетную длину образца после разрушения lu и абсциссу, соответствующую равномерному удлинению lg.
11
На выходе программы получают все перечисленные характеристики материала (2)-(5) и параметры уравнения (1), рассчитанные по методу наименьших квадратов. Результаты выдаются в виде средних арифметических характеристик и их среднеквадратических отклонений.
Ниже приводится протокол испытания, который заполняется как на стадии измерения исходных размеров образца, так и после записи диаграммы растяжения и измерения образца после разрушения.
12