STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

WSTĘP

Statyczna próba rozciągania jest podstawową próbą wytrzymałościową najpowszechniej stosowaną w dziedzinie badań materiałowych. Dostarcza informacji niezbędnych praktycznie zawsze przy doborze materiału na konstrukcję. Próbę tę przeprowadza się zgodnie z normą PN-91/H-04310. Dostarcza ona informacji na temat : wyraźnej lub umownej granicy plastyczności, umownej grancy sprężystości, wytrzymałości na rozciąganie, naprężenia rozrywajęcego, wydłużenia względne, przewęrzenia, modułu spręrzystości wzdłużnej.

Przy wykonaniu próby rozciągania umieszcza się próbkę w uchwytach maszyny wytrzymałościowej i poddaje wolno zwiększającemu się obciążeniu. Jednocześnie urządzenie samopiszące maszyny kreśli wykres obciążenie-wydłużenie bezwzględne próbki.

Kształty i wymiary próbek są zróżnicowane. Próbki dobiera się według średnicy d_o (próbki okrągłe) lub g_o (próbki płaskie), od których uzależnione są wszystkie wymiary. Wymiary próbek podane są w tabelach w normie. Warto wspomnieć, że ze względu na sposób ustalania długości pomiarowej L_o próbki dzieli się na:

• proporcjonalne: -pięciokrotne (krótkie): 5 d_o (przekrój okrągły)

5,65 s_o^1/2 (przekrój płaski)

-dziesiciokrotne (długie):10 d_o (przekrój okrągły)

11,3 s_o^1/2 (przekrój płaski)

• nieproporcjonalne o stałej długości pomiarowej, niezależnej od powieszchni przekroju poprzecznego próbki.

Wyznaczane w czasie próby zależności definiujemy:

umowna granica sprężystości:

R_0,05=F_0,05/S_o gdzie: F_0,05- siła obciążająca wywołująca umowne wydłużenie trwałe 0,05%

S_o- przekrój początkowy próbki

wyraźna lub umowna granica plastyczności:

R_e=F_e/S_o lub R_0,2=F_0,2/S_o gdzie: F_e- siła obciążająca odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności

F_0,2- siła obciążająca wywołująca umowne wydłużenie trwałe 0,2%

S_o- przekrój początkowy próbki

wytrzymałość na rozciąganie

R_m=F_m/S_o gdzie: F_m- największa siła obciążająca osiągnięta w czasie próby

S_o- przekrój początkowy próbki

naprężenie rozrywające

R_u=F_u/S_u gdzie: F_u- siła obciążająca w chwili rozerwania próbki

S_u- przekrój końcowy próbki

wydłużenie względne

ε_r=ΔL/L_o=(L-L_o)/L_o gdzie: L- długość końcowa próbki

L_o- długość początkowa próbki

przewężenie

ψ=ΔS/S_o=(S_o-S)/S_o gdzie: S- przekrój końcowy próbki

S_o- przekrój początkowy próbki

moduł sprężystości wzdłużnej (inaczej zwany modułem: YOUNG'a)

E=σ_r/ε_r gdzie: σ_r- naprężenie rozciągające

ε_r- wydłużenie względne

Podczas próby rozciągania próbkę poddaje się rozciąganiu za pomocą wolno rosnącej siły F, czemu towarzyszy wzrost długości próbki. Najpełniejszych informacji o wynikach próby rozciągania dostarcza wykres rozciągania, czyli zależność między siłą obciążającą próbkę F, a przyrostem długości odcinka pomiarowego próbki ΔL=L-L_o lub naprężeniem umownym σ, a wydłużeniem wzlędnym ε.

Początkowo przy małych obciążeniach, odkształcenia próbki są:

• sprężyste, czyli że po zdjęciu próbki wydłużenia te maleją do 0.

• proporcjonalne do wielkości przyłożonego obciążenia, co można wyrazić prawem Hook'a: σ=ε*E

Na końcu odcinka liniowo-sprężystego zaczyna się odcinek płynięcia plastycznego, który wyznacza granicę plastyczności. Wyraźna granica plastyczności (R_e) jest definiowana jako naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej F_e, pod wpływem której następuje wyraźny wzrost wydłużenia próbki (przy zmniejszonym, bez wzrostu lub nawet przy krótkotrwałym zmniejszeniu siły obciążającej).

Na końcu tego odcinka zaczyna się tzw. umocnienie plastyczne, na końcu którego próbka ulega zerwaniu, po wcześniejszym minięciu granicy wytrzymałości na rozciąganie.

METODYKA BADAŃ

Statyczne próby rozciągania przeprowadza się na maszyynach wytrzymałościowych zwanych zrywarkami, lub rozciągarkami. Mają one zwykle napęd hydraulczny (siła rozciągania wytwarzana jest przez ciśnienie oleju naciskające na tłoki) lub napęd mechaniczny. W ninejszym ćwiczeniu została wykorzystana maszyna z napędem mechanicznym :

Główne wielkości rejestrowane podczas próby rozciągania, to siła obciążająca mierzona za pomocą sołomierza i wydłurzenie próbki mierzone za pomocą ekstensometru. Obydwa te przyrządy działają na zasadzie tensometrii oporowej. Tensometr oporowy wykorzystuje zjawisko zmiany oporności przewodnika wraz ze zmianą jego długości. Urządzeniem bezpośrednio badające wydłużenie to ekstensometr. Jest to bllażka ze stali sprężynowej wygiętej w postaci litery pi, której końce zamocowane są na końcach długości pomiarowej. Na ekstensometrze są naklejone odpowiednio połączone tensometry oporowe. Wydłużanie się próbki powoduje wydłużanie się blaszki czemu towarzyszy odpowiednie wydłużanie się oraz skracanie jej powierzchni a w konsekwencji zmiana napięcia na tensometrach. Ta zmiana napięcia jest wprost proporcjionalna do wydłużenia próbki ΔL. Zmiany napięcia z siłomierza i ekstensometru są wzmacniane przez wzmacniacze pomiarowe i kierowane do komputera który przelicza je na siłe F i wydłużenie próbki ΔL.

Przed próbą rozciągania należy zamocować próbkę w uchwytach maszyny w taki sposób, by oś próbki pokrywała się z kierunkiem rozciągania. Zamocowanie próbek powinno zapobiec poślizgowi w uchwytach, odkształceniu części chwytowych oraz rozerwaniu próbek główkach lub w ich przejściu do części roboczej.

Wyszukiwarka