Детали и узлы сооружений, машин подвергаются статическим и динамическим нагрузкам. Выбор материала, определение размеров элементов конструкций и обеспечение надежности их работы основаны на знаниях механических свойств материалов. Эти свойства определяют механическими испытаниями.
Испытываются как материалы, так и отдельные конструкции. Многие элементы подвержены действию статического нагружения. Поэтому большое распространение получили методы статистических испытаний. При статических испытаниях изделия растягивают или сжимают. Основная задача испытания — построение диаграммы, которая показывает зависимость силы растяжения от и его удлинения. Сила растет — образец удлиняется.
В период эксплуатации, различные детали машин могут подвергаться ударам. Поэтому для расчета таких материалом необходимы характеристики к ударным нагрузкам. Для испытаний образцов металла на сопротивление удару существуют специальные испытательные ударные стенды, которые по принципу действия и конструкции подразделяются на вертикальные, горизонтальные и маятниковые. Испытания на ударную вязкость производят на образце, свободно лежащем на двух опорах. Нагрузка прикладывается падающим маятником к середине образца, который имеет надрез на растягиваемой стороне.
Для всех материалов размеры образца для испытания остаются одинаковыми. Излом образца происходит при ударе ножом. Ударная вязкость металла определяется соотношением работы, затраченной на разрушение к площади поперечного сечения образца вместе надреза. Создание мощных и быстроходных, высокопроизводительных машин тесно связанно с проблемой усталостного разрушения их элементов.
Для получения кривой усталости и определение предела выносливости обычно используют 6-8 образцов. Для каждого из них принимается определенная амплитуда напряжения. При этом регистрируют число циклов перемены напряжений, который выдержал каждый образец. По результатам испытаний строится диаграмма усталости в координатах: наибольшее напряжение цикла и количество циклов перемен напряжений до разрушения. Для первого образца выбирается большая амплитуда напряжения для последующих — меньшая.
Предел выносливости определяют как наибольшее напряжение цикла при числе циклов порядка 10-100 млн. Во многих деталях машин металл работает в условиях переменной не стационарной напряженности. Разнообразие условий работы деталей машины вызвало необходимость в создании ряда специальных испытательных машин, моделирующих эти условия.
Машины для испытания на усталость можно сгруппировать по способу возбуждения нагрузок. Существуют многочисленные группы машин с возбуждением нагрузок при помощи кривошипного механизма. В машинах с гидроизоляционным возбуждением динамических нагрузок: постоянная составляющая нагрузки создается насосом через рабочий поршень, а переменная составляющая нагрузки — кривошипным механизмом.
Автор публикации
