Цель работы: экспериментальное определение модуля упругости и коэффициента Пуассона при растяжении.

Абсолютное удлинение стержня при растяжении – сжатии (рис. 2.1) в пределах упругих деформаций определяется по формуле:

Δl = (P · l) / (E · F),                                                   (2.1)

Из формулы (2.1) можно найти величину модуля упругости, определив опытным путем абсолютное удлинение образца Δl:

E = (P · l) / (Δl · F),                                                   (2.2)

Рис.2.1

Следовательно, первая часть лабораторной работы заключается в определении абсолютного удлинения образца Δl на некоторой расчетной длине l.

Коэффициентом Пуассона называется абсолютная величина отношения относительной поперечной деформации ε' = Δa / a к относительной продольной деформации ε = Δl / l (рис. 2.1). Следовательно, если определить одновременно продольную и поперечную деформации образца, то можно вычислить величину коэффициента Пуассона:

μ = |ε' / ε|,                                                         (2.2)

Модуль упругости Е и коэффициент Пуассона μ характеризуют упругие свойства материала и определяются экспериментально. Для различных материалов коэффициент Пуассона изменяется от нуля (для пробки) до величины, близкой к 0,5 (для резины и парафина).

Для стали модуль упругости Е принимает значения в пределах (1,8 - 2,2) · 10⁵ МПа, коэффициент Пуассона μ - в пределах (0,25 - 0,33).

Величина абсолютного удлинения и сужения образца (рис. 2.2) определяются при помощи рычажных тензометров Гугенбергера. Растяжение образца производится при помощи испытательной машины ИМ-4Р.

Чтобы исключить влияние неравномерного растяжения образца в случае неточной его установки в захватах машины, на образце закрепляют по два тензометра (по одному с каждой стороны), как показано на рис. 2.2. При этом тензометры 1 и 2 измеряют деформации в продольном направлении, а 3 и 4 – в поперечном направлении.
Величину модуля упругости вычисляют по формуле (2.2), а коэффициента Пуассона - по формуле (2.3).

1. Убедиться, что рычажные тензометры сняты с предохранителей.
2. Нагрузить образец предварительной нагрузкой Р₀ = 500 кг (5 кН).
3. Снять показания с тензометров и записать в журнал наблюдений (табл. 2.1).
4. Нагрузить образец нагрузкой Р = 2000 кг (20 кН).
5. Снять показания с тензометров и записать в журнал наблюдений (табл. 2.1).

Испытания проводятся три раза, затем находятся разности отсчетов по каждому испытанию и средняя разность отсчетов для всех испытаний по каждому тензометру.
Обработка результатов проводится в последовательности, представленной в таблице 2.2.

Рис.2.2

2.3. Образец отчета

Лабораторная работа №2-а
Определение модуля упругости и коэффициента Пуассона
с помощью механических тензометров

Таблица 2.1

Таблица 2.2

Примечание: в выводах необходимо отметить, находятся ли полученные экспериментальным путем величины модуля упругости и коэффициента Пуассона в пределах табличных данных или нет.