Организация проведения лабораторного испытания углеродистой стали на кручение

№90-1,

педагогические науки

Проведение лабораторных работ по разделу сопротивление материалов должно являться неотъемлемой частью организации изучения дисциплины прикладная механика. Именно лабораторная работа позволяет обучающемуся наглядно увидеть процесс и характер разрушения материалов. В данной статье идет речь о проведении лабораторных работ по теме кручение.

Похожие материалы

Организация преподавания дисциплины Прикладная механика в образовательных организациях технического профиля предусматривает проведение лабораторных работ. Дисциплину Прикладная механика целесообразно разделить на следующие основные разделы — это теоретическая механика, теория механизмов и машин и сопротивление материалов. Что касается раздела теоретической механики, то в данном разделе рассматриваются вопросы фундаментального плана. Это, как правило, теоремы, законы, аксиомы и так далее. Разделы же теория механизмов и машин и сопротивление материалов являются более прикладными и характеризуются спецификой образовательной организации и направлением подготовки обучающихся, которым преподается данная дисциплина.

Лабораторное занятие — это один из видов контактной аудиторной работы преподавателя с обучающимися, в ходе которой развиваются навыки проведения исследований, работы на измерительном и испытательном оборудовании, анализа получаемых результатов. Эти навыки в полной мере оказывают свою службу при формировании соответствующих компетенций.

В данной работе остановимся на организации проведения лабораторных работ по разделу сопротивление материалов, а в частности на организации проведения лабораторной работы по определению прочностных свойств углеродистой стали на кручение. В разделе сопротивление материалов изучаются как простые, так и сложные деформации. Объем и содержание раздела определяется образовательной программой и рабочей программой дисциплины. Тем не менее, не зависимо от направления подготовки обучающегося технического профиля простые деформации, в рамках изучения раздела сопротивление материалов, должны быть рассмотрены.

Одной из простых видов деформаций является деформация кручение. Изучение данной деформации актуально, поскольку она встречается в деталях машин и элементах конструкций достаточно широко. При проведении лабораторного исследования обучающиеся визуально могут наблюдать поведение стального образца при его скручивании. Могут оценить факторы, влияющие на показатели прочности образца. Могут оценить степень пластичности образца и так далее.

В зависимости от оснащения лаборатории прикладной механики эта работа может проводиться по различным методикам. В данной статье речь пойдет о проведении испытания углеродистой стали на машине для проведения испытаний на кручение КМ-50-1 (рисунок 1).

Машина для проведения испытаний на кручение КМ-50-1
Рисунок 1. Машина для проведения испытаний на кручение КМ-50-1

Данная лабораторная установка позволяет проводить испытание образцов, изготовленных из различных конструкционных материалов на кручение. Предельный крутящий момент, создаваемой машиной, составляет 500 Нм. Машина позволяет фиксировать величину крутящего момента в ходе испытаний и предельный крутящий момент при разрушении образца. Кроме этого существует возможность фиксации величины угла закручивания образца. Привод механизма машины может осуществляться вручную или при помощи электрического привода. Образец устанавливается в зажимные устройства (захваты). Верхний захват является неподвижным. Он связан с рычажной системой с силоизмерителем. Нижний захват вращается, создавая тем самым нагрузку на образце.

На подготовительном этапе обучающимся выдаются образцы для проведения испытаний. Первой учебной задачей является проведение измерений размеров образца и составление рабочего чертежа образца по размерам. Далее изучается кинематическая схема лабораторной установки, принцип действия и управления. Отдельно следует обращать внимание обучающихся на опасных факторах, способных привести к травматизму при проведении данного лабораторного исследования. При проведении испытаний углеродистой стали на начальном этапе рекомендуется на образце маркером провести вертикальную прямую линию. Эта линия позволяет наглядно убедиться в степени пластичности углеродистой стали, поскольку процесс закручивания стальных цилиндрических деталей протекает крайне не заметно. После подготовительных испытаний обучающимся предлагается подойти ближе к лабораторной установке, куда помещается образец. Некоторые приборы могут подключаться к компьютерной технике, в нашем случае подробную информацию о поведении образца в ходе испытания дает самописец. Самописец строит диаграмму зависимости действующего крутящего момента от угла закручивания образца. Образец доводится до предельного состояния (до разрушения). По окончании испытания образец извлекается из лабораторной установки и предлагается обучающимся для изучения. Следует обратить внимание студентов на характер разрушения стального образца при кручении.

В заключительной части лабораторной работы обучающиеся составляют подробный отчет по работе. Заполняют проток испытаний, выполняют необходимые расчеты и формулируют вывод по проделанной работе. На составление отчета по лабораторной работе следует обратить особое внимание. Он должен содержать все этапы занятия, начиная с цели и заканчивая обоснованными выводами.

Таким образом, лабораторное занятие по определению предельных напряжений образцов углеродистой стали на кручение позволяет сравнить теоретические прочностные показатели материала с практическими.

Список литературы

  1. Покровский А.А., Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Реализация информационных и профессионально-ориентированных образовательных технологий в учебном процессе. / Материалы VII Международной научно-методической конференции «Современные проблемы высшего образования». – 2015. – С. 44-49.
  2. Покровский А.А., Никитина С.А., Киселев В.В., Зарубин В.П. Опыт применения информационных технологий в преподавании профессиональных дисциплин. / Материалы Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в обеспечении федеральных государственных образовательных стандартов». – 2014. – С. 63-66.
  3. Киселев В.В., Пучков П.В., Мальцев А.Н. Развитие рейтинговой оценки знаний обучающихся по дисциплине «Прикладная механика». / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке, технике, образовании»: в 3-х частях. – 2016. – С. 54-55.