CC BY
14
1961
К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ УСИЛИЙ МЕТОДОМ
КРЕШЕРОВ
Л. Г. ЦЕХАНОВА
(Представлено научным семинаром кафедры сопротивления материалов)
Наиболее простым методом определения больших усилий является метод крешеров. Обычно применяют цилиндрические крешеры из отожженной меди, которые пластически деформируют в осевом направлении. Как известно, зависимость между усилием и деформацией в таких крешерах криволинейная. На кривой сжатия выделяются два участка: дополитропический и политропический. Представив изменение усилия от деформации в логарифмических координатах, получим линейную зависимость для политропической части кривой сжатия. Величина показателя политропы зависит от многих факторов, в том числе и от размеров крешера. Однако при определенных условиях этой зависимостью можно пользоваться для определения усилия по величине деформации крешера. Удобнее применять крешеры, подвергшиеся большой степени предварительной пластической деформации,
Фиг. 1,
так как в этом случае исчезает дополитропическая часть кривой сжатия. Но при этом имеет место существенный недостаток, заключающийся в том, что нельзя измерять малые нагрузки и, кроме того, слишком малые деформации снижают точность определения усилий [1].
В данной работе предлагается использовать в качестве крешеров цилиндрические стальные образцы, деформируемые в радиальном направлении (фиг. 1.)
Нами проводились опыты с такими образцами. Образцы изготовлялись из сырой стали марки ст. 3 с различными соотношениями диаметра d и длины I, с диапазоном изменения объема v от 0,065 до 4,72 см\ Сжимающая нагрузка прикладывалась ступенями с последующим разгружением и измерением площади отпечатка на боковой поверхности образца. При малых нагрузках отпечаток имеет форму прямоугольника, измерение которого не представляет затруднении. С увеличением нагрузки отпечаток приобретает сложные очертания и его площадь измерялась нами путем планиметрирования. Для .уго-го отпечаток переносился на бумагу. При сжатии образца на его торцевых поверхностях видны два ядра упрочнения [2], границы которых расширяются по мере возрастания нагрузки. При больших усилиях ядра приближаются друг к другу и расплющиваются.
Как показали испытания, зависимость между сжимающей нагрузкой Р и площадью отпечатка F до некоторого предела оказывается линейно!? (фиг. 2). Эта начальная зависимость характеризуется величиной tga, где a угол между прямой деформации и горизонтальной осью площадей отпечатков F. Таким образом, из фиг. 2 следует, что
tga . — 8СОО кг см-. F
Исследования показали, что угол наклона прямых деформаций для образцов с разными объемами один ц тот же.
Известно, что отношение усилия Р к площади F есть напряжение Следовательно, пластическая деформация цилиндрического образца из стали марки ст. 3, деформируемого до некоторого предела в радиальном направлении, происходит при постоянном напряжении a = 8000 кг ¡см2 и не зависит от размеров образца.
Наибольшее усилие, при котором сохраняется прямолинейная зависимость между нагрузкой и площадью отпечатка, названо нами пределом пластической пропорциональности Рпп. Из графика фиг. 3. следует, что чем больше объем V образца, тем дольше сохраняется линейная зависимость между нагрузкой и площадью отпечатка, т. е. тем выше предел пластической пропорциональности Я1Ш. Например, для образца с объемом V= 0,5 см3 предел пластической пропорциональности составляет 6000 кг, а для образца с объемом !/=■■ -4,72 см-Pnfí = 27000 кг.
По результатам опытов построен график зависимости между пределом пластической пропорциональности Япп и объемом V образца фиг. 4. Из приведенного графика видно, что для образцов с объемом мешше V= 1 см3 эта зависимость криволинейная, а для образцов с большими объемами—прямолинейная. Прямолинейная часть графика по фиг. 4 (при V> 1 см3) дает эмпирическую зависимость:
Рпп = а + кУ, (1)
где: а — 6000 кг, К = 4500 кг/см3.
Фиг. 2.
Если известен объем цилиндрического образца, то при помощи приведенной формулы можно определить грузоподъемность последнего. Но образцы одного и того же объема можно получить, задаваясь различными длиной / и диаметром й. Как показали испытания, на образцах, у которых длина больше диаметра, площадь отпечатка
в процессе сжатия дольше сохраняет д 1 форму прямоугольника. Это обстоя-
§ тельство упрощает измерение пло-
щади отпечатка. Так как цилиндрические образцы, изготовленные из сырой стали марки ст. 3, при сжатии в радиальном направлении пластически деформируются до некоторого предела при постоянном напряжении, то они, следовательно, могут быть использованы в качестве крешеров для определения величины действующей силы. Для этого необходимо площадь отпечатка Г в см2 умножить на напряжение о—8000 кг]см2.
Р-^-вООО кг.
. п Г ог>
Причем следует иметь в виду, что результат подсчета силы будет соответствовать действительному значению, з. если он будет хотя бы немного
меньше предела пластической пропорциональности Рпп, найденного из графика фиг. 4 по объему данного крешера, или меньше предела пластической пропорционально-
Фиг. 4.
сти, подсчитанного по формуле (1), если объем крешера больше V- 1 см*.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов В. Д. Физика твердого тела, том И, „Красное знамя*, Н/41.
2. К он я хин И. Р. Ядро упрочнения, Научные доклады высшей школы, Машиностроение и приборостроение, № 3, 1958.
">. Изв. ТПП
