POLITECHNIKA GDAŃSKA

WYDZIAŁ OCEANOTECHNIKI I OKRĘTOWNICTWA

LABORATORIUM Z PODSTAW WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

ĆW. nr 1

„Statyczna próba rozciągania metali.”

Ćwiczenie wykonali studenci:

	1. Alicja Klaman	9. Bartłomiej Denst
	2. Alicja Klonowska	10. Marek Kochna
	3. Małgorzata Konkel	11.Kordian Karpowicz
	4. Katarzyna Karasińska	12. Piotr Bazylewicz
	5. Adrian Chmielewski	13. Maciej Kisiel
	6. Piotr Kogut	14. Paweł Ostrowski
	7.Wojciech Dąbrowski	15. Małgorzata Maciejewska
	8. Mikołaj Fortuna

1. Wstęp:

Statyczna próba rozciągania polega na rozciąganiu próbki, aż do zerwania i zarejestrowania siły rozciągającej F oraz wydłużenia L₀. Przebieg próby, kształt i wymiary próbki opisane są w normie PN-91/H-04310, wymagania dotyczące zrywania w normie PN-64/H-04313 oraz w nowych PN-EN 10002-2, PN-EN 10002-1.

1.1 Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie podstawowych własności wytrzymałościowych materiału na podstawie próby rozciągania statycznego. Użycie ekstensometru pozwala określić moduł sprężystości E podczas rozciągania.

1.2 Metodyka badań:

Statyczna próba rozciągania była przeprowadzona na próbce płaskiej dziesięciokrotnej. Podczas wstępnych oględzin nie stwierdziliśmy wady materiałowej.

A) Wyznaczenie średnich wymiarów próbki

	Pomiar I	Pomiar II	Pomiar III
Wysokość h [mm]	19,65	19,75	19,8
Szerokość b [mm]	5	5	5

Średni wymiar: h₀ = 19,7 mm

b₀ = 5 mm

Wymiary rzeczywiste h₀ i b₀ wykonane za pomocą suwmiarki z dokładnością do 0,05 mm.

B) Wyznaczenie pola przekroju poprzecznego

S₀= h₀ ∙ b₀

S₀= 19,7 ∙ 5 = 98,5 [mm²]

C) Następnie wyznaczymy długość pomiarową L_o dla próbek dziesięciokrotnych:

$$L = 11,3\sqrt{S}$$

$L = 11,3\sqrt{98,5} = 112,14$[mm²]

Potem na długości pomiarowej równej 100 mm wyznaczyliśmy 10 odcinków równej długości każdy po 10 mm.

D) Do doświadczenia użyto maszyny wytrzymałościowej

typu ZD 10/90 o I klasie dokładności, o skali siłomierza równej 0,5 kN, czyli 500 N.

1.maszyna wytrzymałościowa

2.próbka

3.dynamometr

4.urządzenie rejestrujące wykres rozciągania

2. Tabela pomiarów próbki po zerwaniu:

Wymiary poprzeczne po zerwaniu
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X

3. Sposób przeprowadzenia ćwiczenia:

3.1 Granica plastyczności.

Wyraźna granica plastyczności R_e jest definiowana jako naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej F_e, pod wpływem której występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki. Wyznaczamy ją z zależności :

a) górna granica

R_e = 33400/98,5=339 [MPa]

b) dolna granica

R_e = 32300/98,5=327 [MPa]

3.2 Wytrzymałość na rozciąganie.

Wytrzymałość na rozciąganie R_m jest definiowana jako naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej, osiągającej wartość maksymalną F_m. Wyznaczamy ją z zależności

Rm = 45000/98,5=457 [MPa]

3.3 Naprężenie rozrywające.

Wytrzymałość na zerwanie R_u jest definiowana jako tzw. miara rzeczywistej wytrzymałości materiału, odpowiadająca działaniu siły rozciągającej F_u, pod wpływem której dochodzi do końcowego zerwania próbki. Wyznaczamy ją z zależności :

Powierzchnię przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania oblicza się na podstawie wzoru:

S_u = 0,25(a_u+a_o)(b_u+b_o)

Su = 0.25 * (4.05 + 5) * (16.65 + 19.7)= 82.241

Ru = 35000/82,241=425 [MPa]

3.4 Właściwości plastyczne materiału.

Względne wydłużenie Ap.

Wydłużenie względne A_p jest to stosunek wydłużenia bezwzględnego próbki po zerwaniu ΔL do długości pomiarowej L_o, wyrażonej w procentach. Indeks „p” oznacza krotność próbki.

A_p Wyznaczamy je z zależności :

A_p=(16.45- 10)/10*100%=64%

3.5 Względne przewężenie próbki Z.

Przewężenie Z określa się jako procentowe zmniejszenie przekroju próbki. Jest to stosunek pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania do początkowego pola przekroju poprzecznego, wyrażona w procentach. Wyznaczamy ją z zależności

Z=(98.5 - 82.241)/98.5*100%=16%

3.6 Obliczenie modułu Younga:

Siły odp. naprężeniu = 90% F_k=29,07kN=29070N

Siły odp. naprężeniu = 10% F₁=3,23kN=3230N

Wskazania ekstensometru dla 90% P_k=20

Wskazania ekstensometru dla 10% P₁=7

Baza pomiarowa ekstensometru L_e=100 mm

Przekrój początkowy próbki S_o=98.5 mm²

Stała ekstensometru C =0,01mm

4. Wnioski:

-część pracy zużyta na rozerwanie próbki zostaje zamieniona na energię cieplną

-huk towarzyszący zerwaniu próbki związany jest z zerwaniem wiązań atomowych

-podczas usuwania luzów ,poprawiliśmy własności wytrzymałościowe próbki

-podczas zerwania próbki nie występowały odpryski ,ponieważ była to stal plastyczna

- Wykonując statyczna próbe rozciągania możemy dokładnie śledzić przebieg rozciągania próbki aż do jej zerwania