Реферат: Испытание материалов на прочность при ударе

результат действия ударной силы на материальную точку выражается в конечном изменении за время удара вектора ее скорости , определяемом уравнением ( 3 ) .

Практическая часть.

Испытание прочности

древесины на удар .

При испытании материалов на удар используется закон сохранения механической энергии . Само испытание основано на том , что работа , нужная для разрушения материала , равна изменению потенциальной энергии падающего на образец тяжелого маятника . Испытательные устройства , которые служат для этого называют вертикальными маятниковыми копрами .

Для демонстрации испытания прочности образца при ударе собирают установку: в верхней части двух штативов закрепляют зажимы, в углублениях, на которых кладут металлическую трубку с отверстиями посередине. В них плотно вставляют металлический стержень для маятника. На нижний конец стержня насаживают диск массой 1,9 кг. На трубку надевают деревянную рамку так , чтобы она могла поворачиваться вокруг горизонтальной оси с некоторым трением .

Между штативами помещают испытуемый образец – деревянный брусок , вырезанный поперек волокон и сильно отклоняют маятник ( измерительной линейкой определяя высоту его поднятия ) и отпускают . Брусок ломается , а маятник после удара поднимается на некоторую высоту , поварачивая рамку . Заметив положение рамки можно определить высоту поднятия маятника после удара . Разность потенциальных энергий маятника до и после удара дает работу , которая затрачена на разрушение материала . Чтобы определить ударную вязкость надо эту работу разделить на площадь поперечного сечения испытуемого образца . При этом прочность на удар во многом зависит от температуры , влажности и некоторых других условий .

Анализ практических исследований .

Проведенные практические исследования , состоящие из 6 серий опытов ( причем каждая серия включала в себя по два опыта с одинаковыми начальными параметрами ( условиями ) : высота поднятия маятника до опыта , h ; температура испытуемого образца , площадь поперечного сечения ) , позволяют выявить ряд закономерностей , которые могут найти обширное применение в технике .

Зависимость между значением ударной и температурой можно вывести из следующих соображений :

δ₁ = ( а₁₀ - а₀ ) / а₁₀ = 3,1 %

δ₂ = ( а₀ - а_-10 ) / а₀ = 6,3 % ( 1 )

δ3 = ( а_-10 - а_-20 ) / а_-10 = 12,5 %

Ударная вязкость вычисляется по формуле :

а_n = А / S = mg( h₁ – h₂ ) / S = mgΔh / S ( 2 )

Из таблицы, которая приведена ниже видно , ударная вязкость зависит от температуры образца . Выведем зависимость между значением ударной вязкости и температурой :

1) Примем за точку отсчета t° = 10°C ( в принципе можно взять и другую температуру ) .

2) Из вышеприведенных вычислений , следует что разность между значениями ударной вязкости при двух разных температурах ( 10° и 0° ) составляет примерно 3 % .

3)Тогда выражение ( 2 ) можно представить в следующем виде :

аn ( t ) =( mgΔh / S ) · ( 1 ± b_n ) ( 3 ) ,

где mgΔh / S = а₁₀ = const , обозначим ее буквой г .

b_n – член геометрической прогрессии , выражающий сущность зависимости изменения значений а_n ( t ) от температур ;

b_n = k ·2^n-1 , где k – 0,03 ( см. пункт 2 ) при г = а₁₀ ;

n – показатель степени , равный отношению | Δt | / 10 , где Δt = t – 10 ,

т.е. b_|Δt|/10 = 0,03 · 2^(Δt/10-1)

знак “плюс” или “минус” ставятся в случаях соответственного повышения ( понижения ) температуры по сравнению с начальной ( 10єC ) .

исходя из этого выражения ( 3 ) примет вид :

а_n(Δtє) = г - г·0,03·2^(Δt/10-1)= г - г·0,03/2·2^|Δt|/10= =г - 0,015· г · 2^|Δt|/10 ( 4 )