Kraków, 10.12.2013

AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Ćwiczenie 2:

„Próba statyczna ściskania materiałów kruchych”

Imię Nazwisko	Wydział	Rok	Grupa	Zespół
Aleksander Mazurek Sebastian Mastalski	GiG	2	Ćw 4/2	6
Data	Ocena	Podpis

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie dla materiału użytego w doświadczeniu:

1. wytrzymałości na ściskanie (R_c),

2. modułu Younga (E).

Wstęp teoretyczny.

Próbę statycznego ściskania stosuje się głównie przy badaniu materiałów kruchych, czyli nie wykazujących zdolności do znacznych odkształceń plastycznych tj. beton, cegła, skały.

Materiały kruche mają znacznie większą wytrzymałość na ściskanie (R_c) niż wytrzymałość na rozciąganie (R_m);

dla betonu R_c=(5-20)R_m,

dla granitu R_c=(40-70)R_m,

dla piaskowca R_c=(20-70)R_m.

Cechą, która charakteryzuje materiały kruche jest właśnie wytrzymałość na ściskanie (R_c):

R_c=

gdzie:

P_c - największa wartość obciążenia ściskającego, przy którym następuje rozkruszenie próbki,

F₀ - pole początkowego przekroju próbki.

Jeżeli wykres ściskania l=f(P) ma część, w której skrócenie (l) jest wprost proporcjonalne do siły ściskającej (P), to na tej podstawie wyznaczamy dla tego materiału moduł Younga (E).

Jeżeli zależność ta nie jest wprost proporcjonalna, to na podstawie kilku pierwszych wyników (gdzie materiał zachowuje się liniowo-sprężyście) wyznaczamy wartość średnią modułu Younga (E).

Wartość modułu Younga wyznacza się z prawa Hooke’a:

E=

gdzie:

P - siła ściskająca,

l - skrócenie próbki odpowiadające sile (P),

l - początkowa wysokość próbki,

F₀ - pole początkowego przekroju próbki.

Tok przeprowadzenia ćwiczenia.

-określenie pola przekroju poprzecznego i wysokości próbki,

-przeprowadzamy dwie próby ściskania:

a) pierwsza próbka jest ściskana bez przeprowadzenia pomiarów jej skrócenia, rejestrujemy tylko siłę, przy której próbka uległa zniszczeniu; na tej podstawie określimy, co jaką wartość będziemy odczytywać wartość skrócenia, ściskając drugą próbkę, tak by liczba uzyskanych wyników była nie mniejsza od 15,

b) ściskamy drugą próbkę rejestrując wielkość skrócenia i odpowiadającą mu wartość siły; rejestrujemy również siłę przy której próbka uległa zniszczeniu, (Wcześniej po dokonaniu pomiarów, usuwamy czujniki zegarowe, aby nie uległy uszkodzeniu w momencie kruszenia próbki).













Wyniki przeprowadzonego ćwiczenia.

Próbka nr. 1

średnica d= 5,02 cm

długość l= 9,98 cm

$F_{0} = \frac{\pi d^{2}}{4} =$ 1978

Siła przy której próbka uległa zniszczeniu:

P = 96,4 kN

Próbka nr. 2

średnica d= 5,04 cm

długość l= 9,6 cm

$F_{0} = \frac{\pi d^{2}}{4} =$ 1994

Siła przy której próbka uległa zniszczeniu:

P = 86 kN

Nr Pomiaru	Siła ściskająca [N]	Wielkość skrócenia próbki [mm]
		L1
1	0	0
2	5000	0,05
3	10000	0,07
4	15000	0,09
5	20000	0,11
6	25000	0,13
7	30000	0,15
8	35000	0,17
9	40000	0,18
10	45000	0,20
11	50000	0,22
12	55000	0,24
13	60000	0,26
14	65000	0,28
15	70000	0,30

Siła ściskająca	Skrócenie próbki	Moduł Younga	Średnia Wartość Modułu Younga
5000,00	0,05	5042,35	9506,88
10000,00	0,07	7203,36
15000,00	0,10	7824,34
20000,00	0,12	8644,03
25000,00	0,14	9223,82
30000,00	0,16	9655,57
35000,00	0,18	9989,57
40000,00	0,20	10255,63
45000,00	0,22	10472,58
50000,00	0,23	10805,04
55000,00	0,25	10947,21
60000,00	0,27	11068,58
65000,00	0,30	11047,85
70000,00	0,32	10916,43

	1	2
Siła przy której nastąpiło zniszczenie próbki [N]	Pc	96400,00
Pole pierwotnego przekroju próbki [mm^2]	F0	1979,23
Wytrzymałość na ściskanie [MPa]	Rc	48,71
Początkowa wysokość próbki [mm]	L	99,80

Wnioski:

Wnioski : Zniszczone próbki, zarówno górna jak i dolna cześć, po zniszczeniu posiadają kształt przypominający ostrosłup. Materiał pod wpływem siły stara się odkształcać a po przekroczeniu granicy wytrzymałości ulega odkształceniu oraz zniszczeniu. Jedynie w środkowej części materiał ma możliwość sie odkształcać, i w tamtym miejscu szerokość próbki rośnie aż do przerwania. Wytrzymałość na ściskanie materiałów kruchych jest większa od wytrzymałości ich na rozciąganie.