Проектирование сварных конструкций (Лабораторная работа № 2)
Цель работы: приобретение навыков экспериментальной оценки влияния технологических дефектов на прочность сварных соединений при наличии собственных напряжений.
Задачи работы:
– освоение методики оценки влияния концентраторов напряжений на прочность соединений;
– построение диаграммы растяжения образцов-имитаторов;
– сравнительная оценка влияния концентраторов напряжений на механические свойства образцов.
Подготовительный этап.
Теоретическая подготовка:
Изучить механизм возникновения сварочных деформаций и напряжений.
Понять сущность концентраторов напряжений и их влияние на прочность сварных соединений.
Ознакомиться с понятием относительных и истинных деформаций.
Изучить особенности вязких и хрупких изломов.
Подготовка оборудования:
Ознакомиться с конструкцией лабораторной установки.
Изучить назначение всех компонентов установки:
o динамометрическая скоба.
o система нагружения с захватами.
o испытуемые образцы.
o основание.
o стержень из жаропрочной стали.
o индикаторная головка.
o экстензометр.
Проведение измерений геометрических параметров образцов.
Измерить диаметр рабочей части образцов (d).
Определить глубину надреза (a) для каждого образца.
Измерить радиус надреза (r) для каждого образца.
Зафиксировать исходную длину рабочей части образцов (l0).
Рассчитать параметры остроты надреза a/r или r/(d/2).
Результаты измерений занести в рабочую тетрадь.
Проведение эксперимента с первым образцом.
1. Включить печь типа МП-2УМ и установить требуемую температуру (650…700 C).
2. Поместить стержень из жаропрочной стали в печь для нагрева.
3. Подготовить таблицу для записи экспериментальных данных.
4. Установить первый образец в нижние захваты системы нагружения.
5. После достижения стержнем заданной температуры:
o Извлечь стержень из печи специальными клещами.
o Установить стержень в верхние захваты рычагов установки.
o Ликвидировать люфты в системе нагружения с помощью специальных гаек.
6. Начать отсчёт времени с момента установки стержня.
7. В процессе остывания стержня до комнатной температуры периодически фиксировать:
o Время измерения (секундомер).
o Значения нагрузки P (динамометрическая скоба).
o Величину удлинения образца (экстензометр).
8. Записать все измерения в таблицу.
Проведение эксперимента со вторым образцом.
1. Повторить процедуру нагрева стержня до 650…700 C.
2. Установить второй образец (с другой геометрией надреза) в нижние захваты.
3. Повторить шаги 5…8 из предыдущего раздела для второго образца.
Обработка экспериментальных данных.
1. Перевести показания индикаторов в абсолютные значения:
o Нагрузки (кГ).
o Удлинения (мм).
2. Для каждого момента времени рассчитать:
o Абсолютную деформацию образца по формуле e = ln(lk/l0).
o Нормальные напряжения в поперечном сечении образца по закону Гука.
3. Занести рассчитанные данные в таблицу.
Графическая обработка результатов.
1. Построить диаграмму растяжения для обоих образцов (зависимость напряжения от деформации).
2. Построить график изменения механических свойств в зависимости от остроты надреза.
3. Провести сравнительный анализ полученных кривых.
Анализ результатов и подготовка выводов.
1. Провести анализ влияния концентраторов напряжений на прочностные характеристики образцов.
2. Сравнить поведение образцов с разной геометрией надреза.
3. Оценить влияние остроты надреза на предел прочности и пластичность образцов.
4. При наличии разрушения – проанализировать характер излома (вязкий или хрупкий).
