Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКИХ ФИГУР МЕТОДОМ ПОДВЕШИВАНИЯ И СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ С ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ РАСЧЕТАМИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения лабораторных работ

по дисциплине

МЕХАНИКА

г.Рыбинск 2015 год

 

Механика: Методические указания к выполнению лабораторных работ / Сост. Т.А.Морозова; Рыбинский илиал ФГБОУ ВО «МГАВТ» – Рыбинск, 2013. (Очная форма обучения/ Рыбинский филиал ФГБОУ ВО «МГАВТ».

Данные методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ студентами специальностей

260206 Эксплуатация судового электрооборудования аи средств автоматики

260205 Эксплуатация судовых энергетических установок

 

 

СОСТАВИТЕЛЬ:

преподаватель Т.А.Морозова

 

ОБСУЖДЕНО

на заседании предметно-цикловой комиссии общепрофессиональных дисциплин

 

РЕКОМЕНДОВАНО

Методическим Советом Рыбинского филиала ФГБОУ ВО «МГАВТ»

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКИХ ФИГУР МЕТОДОМ ПОДВЕШИВАНИЯ И СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ С ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ РАСЧЕТАМИ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Закрепление знаний по теории, ознакомление с экспериментальным методом определения центра тяжести плоской фигуры.

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ:Стойка с отвесом и иглой;Плоская фигура;Линейка.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Центр тяжести тела есть такая неизменно связанная с этим телом точка, через которую проходит линия действия силы тяжести данного тела при любом положении тела в пространстве.

Центр тяжести тела может лежать в точке, где вовсе нет материальных частиц, принадлежащих этому телу, т.е. центр тяжести может находиться и вне тела (фигуры).

При определении положения центра тяжести тела нужно иметь в виду следующие три момента:

- если тело имеет ось симметрии, то центр тяжести лежит на этой оси;

- если тело имеет плоскость симметрии, то центр тяжести лежит в плоскости симметрии;

- если тело имеет центр симметрии, то центр тяжести совпадает с центром симметрии.

Существует два способа определения центра тяжести: аналитический и экспериментальный.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ

разбивают плоскую фигуру на простейшие, положения центров тяжести которых известны;

проводят координатные оси, относительно которых будут производить отсчет координат центров тяжести;

определяют координаты центров тяжести и площади составляющих фигур;

применяют формулы:

= =;

где , - координаты центра тяжести сложной фигуры;

А₁, А₂…А_п – площади составляющих фигур;

Х₁, Х₂…х_п ; у₁, у₂…у_п – абциссы и ординаты центров тяжести составляющих фигур.

Примечание: если фигура имеет отверстие, то площадь его подставляется в формулу со знаком «минус».

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ СЛОЖНОЙ ФИГУРЫ МЕТОДОМ ПОДВЕШИВАНИЯ.

Суть этого метода заключается в том, что плоскую фигуру подвешивают за произвольно выбранную точку. Из этой точки проводят линию отвеса. Затем вновь подвешивают фигуру за другую точку и опять проводят линию отвеса. Точка пересечения линий отвеса даст положение центра тяжести.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Определение координат центра тяжести плоской сложной фигуры аналитическим (расчетным) методом.

2. Определение положения центра тяжести плоской фигуры методом подвешивания. Измерить и записать координаты центра тяжести.

3. Сравнить координаты, полученные расчетным методом с измеренными.

4. Вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что есть центр тяжести?

2. Расскажите об экспериментальном способе определения центра тяжести плоских фигур.

3. Расскажите об аналитическом способе определения центра тяжести плоских фигур.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 2

Тема: ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙСТАЛИ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с процессом испытания на растяжение

образца из малоуглеродистой стали, и научиться вычислять механические характеристики материалов

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ:

универсальная испытательная машина УМ-5:

образец из малоуглеродистой стали; штангенциркуль.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

Механические испытания проводят для определения прочностных, характеристик материалов.

Наибольшее предпочтение отдают испытаниям па растяжение, т.к. они легко осуществимы и дают наиболее полные сведения о материалах. Испытания проводят над стандартными образцами крупою сечения на разрывных машинах, снабженных самописцами для вычерчивания зависимости N ( F) = f(Δl)

Условная диаграмма растяжения из малоуглеродистой стали (пластичного материала).

До т. А график представляет собой прямую линию, т.е. напряжение прямо пропорционально относительному удлинению. От 0 до А справедлив закон Гука. Точка А соответствует пределу пропорциональности ОА - зона пропорциональности.

Предел пропорциональности - это наибольшее напряжение, до которого сохраняется прямая пропорциональность между деформациями и нагрузками (σ._п.ц,).

Выше точки А диаграмма искривляется и закон Гука нарушается Максимальное напряжение, при котором в материале не появляются остаточные деформации, называется пределом упругости (σ._у). На диаграмме - это точка В.

Практически за предел упругости принимают напряжение, при остаточная котором остаточная деформация равна наперед заданной величине, например: 0,001 %или 0,003% или 0,005%. 0В - зона упругости.

После точки В график плавно искривляется и переходить в

горизонтальный участок. При этом деформации растут без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью, а горизонтальная площадка - площадкой текучести. В материале образца возникают значительные остаточные деформации. Точка С соответствует пределу текучести (ợ._т.)

Пределом текучести называется напряжение, при котором происходит рост остаточных деформаций практически без увеличения нагрузки.

Если поверхность образца была полированной, то при наступлении предела текучести она становится матовой. Образуется сетка линий, наклоненных к оси образца примерно под углом 45 °. ВС - зона общей текучести.

После т. С материал вновь приобретает способность сопротивляться деформациями. СД-зона упрочнения. Но зависимость между деформациями и нагрузками не подчиняется линейному закону, т.е. закону Гука. Деформации растут значительно быстрее нагрузки. Точка Д соответствует пределу прочности (ợ._в.с.)

Пределом прочности называется отношение максимальном нагрузки, которую способен выдержать образец, к первоначальной площади поперечного сечения. После т. Д но образце начинает образовываться шейка. При этом удлинения растут только на длине шейки Зона ДЕ - зона текучести. Вт.Е происходит разрушение образца.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Изучить правила поведения и техники безопасности.

2. Ознакомиться с устройством машины, на которой будут проводить испытания. В отчет записать: тип машины, цену деления шкалы силоизмерительного устройства.

3. Эскиз и размеры образца до испытания. А₀=πd₀²/4.(мм²)

4. Закрепить образец в захватах машины.

5. Включить электродвигатель испытательной машины и наблюдать за процессом растяжения образца. Записать значение F_t (H)

6. После разрушения образца и остановки машины вынуть из захватов обе части образца. Записать значение большей нагрузки F_max по шкале силоизмерительного устройства.

7. Эскиз и размеры образца после испытания А₁=πd₁²/4

8. По полученным при испытании данным вычисляют механические характеристики материала:

Предел текучести : σ= F_т/ А_о

где F_т - нагрузка, соответствующая площадке текучести Н, А_о - начальная площадь поперечного сечения образца, мм².

Предел прочности (временное сопротивление): σ_вс= F_max / А_о где F_max - наибольшая нагрузка, предшествующая разрыву образца Н.

Относительное удлинение: δ=( 1₁- 1₀)∙100/1_о

где 1₁- длина расчетной части образца после разрыва

(1_о - расчетная длина образца)

Относительное сужение: ψ=(А_о -А₁)∙100/А_о

где A₁ - площадь поперечного сечения образца вместе разрыва.

Чем выше ψ и δ, тем выше пластичность материала. Для малоуглеродистых сталей δ=25%...35%; ψ =55%...65%

Оформляется в тетради отчет по работе. Графическая часть должна быть выполнена карандашом. (Эскизы образца до и после испытания)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. В чем заключается закон Гука?

2. Назовите основные характеристики материалов?

3. Для чего проводят испытание материалов на растяжение?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема: ИСПЫТАНИЕ ПЛАСТИЧНЫХ И ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомиться с методами испытания материалов на сжатие, определить механические характеристики пластичных и хрупких материалов при сжатии.