SPRAWOZDANIE

Ćwiczenia laboratoryjne z Wytrzymałości materiałów
Ćwiczenie numer 1	Temat ćwiczenia: Statyczna próba rozciągania.
Wykonali:		Grupa: LPS2	Data odrobienia: 23.10.2010	Data oddania: 13.11.2010

1. Wstęp

Statyczna próba rozciągania jest najpowszechniej stosowaną próbą wytrzymałościową przy doborze materiałów na konstrukcje. Jest to próba łatwa do wykonania, dość dokładna i wszechstronna. Próbę tę przeprowadza się zgodnie z normą PN-91/H-04310.

Próby statyczne cechuje mała prędkość wzrostu naprężenia. Wzrost prędkości rozciągania znacznie zwiększa granicę plastyczności metalu, w mniejszym zaś stopniu zwiększa wytrzymałość na rozciąganie.

Podczas statycznej próby rozciągania próbkę poddaje się rozciąganiu za pomocą wolno rosnącej siły F, czemu towarzyszy wzrost długości próbki.

Celem próby statycznego rozciągania jest wyznaczenie:

• wyraźnej granicy plastyczności,

• wytrzymałości na rozciąganie,

• wydłużenia względnego

Wydłużenie trwałe jest to wydłużenie rozciąganej próbki, które pozostaje po zdjęciu obciążenia, przeciwnie temu wydłużenie sprężyste próbki po zdjęciu obciążenia zanika.

Przy dalszym wzroście siły dochodzimy do momentu gdy wydłużenie zwiększa się bez wzrostu obciążenia, a nawet niekiedy przy jego spadku. Takie naprężenie rozciągające stanowi wyraźną granice plastyczności R_e, przy osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki (przy zmniejszonym, bez wzrostu lub nawet przy krótkotrwałym spadku siły obciążającej). Wyznacza się ją ze wzoru

[MPa]

Przy dalszym wzroście siły obciążającej próbka znacznie się wydłuża plastycznie, równomiernie na całej długości pomiarowej. Naprężenie rozciągające odpowiadające największej sile obciążającej uzyskanej w czasie przeprowadzania próby stanowi wytrzymałość na rozciąganie R_m. wyznaczoną ze wzoru

[MPa]

gdzie: F_m. - największa siła obciążająca osiągnięta w czasie próby [N]

Oprócz wyżej wymienionych własności wytrzymałościowych próba rozciągania pozwala wyznaczyć własności plastyczne metalu:

• wydłużenie A_p jako stosunek trwałego wydłużenia bezwzględnego próbki po rozerwaniu ∆L do długości pomiarowej próbki L₀, wyznaczony dla próbek ze wzoru

[%]

• przewężenie Z jako zmniejszenie powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania odniesione do powierzchni jej pierwotnego przekroju wyznaczone z wzoru

[%]

2. Metodyka badań

Próbki stosowane do badań są znormalizowane. W naszym przypadku zastosowaliśmy próbkę o przekroju okrągłym z główkami do chwytania w szczęki. Głównym parametrem próbki, od którego zależą pozostałe wymiary jest wielkość średnicy. Stosowaliśmy próbki pięciokrotne.Średnica naszej próbki wynosiła d₀ = 10 mm, a więc jej l₀ = 50mm.

Rys. 1 - Próbka zastosowana w statycznej próbie rozciągania

Statyczne próby rozciągania przeprowadza się na tzw. zrywarkach lub rozciągarkach. Próbkę umieszcza się w uchwytach i poddaje wolno zwiększającemu się obciążeniu. Częściej spotyka się zrywarki z napędem hydraulicznym. W naszym ćwiczeniu stosowaliśmy maszynę z napędem mechanicznym.

Silnik prądu stałego poprzez przekładnie i sprzęgła napędza dwie współbieżne śruby pociągowe. Śruby te poruszają dolną belkę w górę lub w dół, powodując ściskanie, albo rozciąganie.

Podczas próby mierzone są dwie wielkości: siłę obciążającą i wydłużenie

3. OBLICZENIA

Statyczna próba rozciąg przeprowadzona została dla próbki okrągłej, pięciokrotnej dla których średnica początkowa :

d₀ = 10 [mm]

Początkowa długość pomiarowa próbki, odpowiadająca sile F = 0

L₀ = 5· d₀ =50[mm]

Średnica próbki po zerwaniu wyniosła 7 mm

początkowa powierzchnia przekroju poprzecznego próbki

S₀ = П _r² = 3,14 ^. 5 = 15,7[mm²]

powierzchnia przekroju poprzecznego próbki po zerwaniu

S_u = П _r² = 3,14 ^. 3.5=10,99[mm²]

1. Wytrzymałość na rozciąganie Rm_.

F_m=4940 daN Rm=

S₀ =15,7 mm² =

2. Wyraźna granica plastycznoci Re

F_e=4300 daN Re=

S₀=15,7 mm ²⁼

3. Wydłurzenie względne A_p

[%]

L_u = 59,6 mm

L₀ = 50 mm

4. Przewężenie względne Z

[%]

S₀ = 15,7 mm ²

S_u =10,99 mm²

5. Wnioski

Po szybkości narastania siły na siłomierzu na początku badania możemy stwierdzić że przyrost próbki jest niewielki natomiast siła rozciągająca próbkę narasta szybko.Po pewnym czasie wskazówka siłomierza zatrzymuje się na wartości siły która nazywa się siłą uplastyczniającą Fu .Próbka staje się plastyczna a w pewnych przypadkach od tego momentu może wystąpić zjawisko”płynięcia”materiału tzn.okres przyrostu wydłurzeń bez przyrostu siły. W miarę obciążania próbki siła rośnie już wolniej ale przyrost następuje coraz szybciej co wskazuje nam na umacnianie się materiału.W pewnym momencie siła przestaje rosnąć i osiąga maximum Fmax.Następuje destabilizacja materiału. W chwili Fmax na próbce pojawia się „szyjka”,siła maleje bardzo szybko,wydłuża się także szybko z powodu zmniejszania się przekroju poprzecznego próbki i dochodzi do zerwania.

1

4

- 4 -

L₀

d₀

Próbka Tensometry

---