Statyczna próba rozciągania, PP (WIZ), Wytrzymałość Materiałów (Wydyma), Laborki

Laboratorium Wytrzymałości Materiałów

WMRiP Grupa M5

Rok II Semestr IV

Nr podgrupy I

Posadzy Piotr

Walkowiak Daniel

Winiecki Mariusz

Wróblewski Adam

Wróblewski Paweł

Temat:

Statyczna próba rozciągania

Data wykonania ćwiczenia:

1998-03-05

Data oddania sprawozdania:

1998-03-12

Ocena:

Dane o maszynie wytrzymałościowej:

Ćwiczenie zostało przeprowadzone na maszynie wytrzymałościowej EU100 o zakresie

0 - 40 kN, dokładność 0,2 kN.

Rysunek próbki:

Warunki próby:

Próba została przeprowadzona w Laboratorium Wytrzymałości Materiałów. Temperatura w pomieszczeniu wynosiła od 15^OC do 20^OC. Temperatura próbki wynosiła zgodnie z zaleceniem instrukcji od 10^OC do 35^OC. Prędkość rozciągania z uwzględnieniem podatności maszyny była dobrana tak, aby prędkość przyrostu naprężenia wynosiła od 3 do 30 MPa/s lub prędkość przyrostu wydłużenia względnego wynosiła od 2,5 · 10^-4 do 2,5 · 10^-3 1/s. Warunki próby określa Polska Norma dla próby statycznej rozciągania metali PN-80/H-04310.

Wykres rozciągania dołączony do sprawozdania na osobnej kartce.

Wyniki pomiarów:

l_o [mm]	d_o [mm]	F_eH [kN]	F_eL [kN]	F_m [kN]	F_u [kN]	D_u [mm]
50	10,08	28	27,8	36,8	24	5,37

l_o - długość robocza próbki

d_o - średnica roboczej części próbki

F_eH - siła odpowiadająca górnej granicy plastyczności

F_el - siła odpowiadająca dolnej granicy plastyczności

F_m - siła maksymalna

F_u - siła powodująca zerwanie

Wzory definiowanych wielkości obliczenia i oznaczenia:

pole przekroju roboczej części próbki:

pole przekroju w szyjce po zerwaniu:

górna granica plastyczności:

dolna granica plastyczności:

granica wytrzymałości:

naprężenie zrywające:

długość roboczej części próbki po zerwaniu obliczona wg wzoru:

wydłużenie względne:

przewężenie względne:

So [mm]	Su [mm]	R_eH [MPa]	Rel [MPa]	Rm [MPa]	Ru [MPa]	Lu [mm]	A₅ [% ]	Z [%]
79,8	22,65	351	348	461	1060	70,05	40,1	71,6

Rysunek próbki po zerwaniu:

Wnioski:

1. Własności wytrzymałościowych i plastycznych badanego materiału:

Otrzymana wartość wydłużenia względnego 40,1% i przewężenia 71,6% wskazuje, że jest to materiał o bardzo dobrej plastyczności. Również z długości płynięcia plastycznego (2,5 mm) odczytanego z wykresu można wnioskować o dobrej ciągliwości materiału, z którego wykonana była próbka. Granica plastyczności oscyluje około 350 MPa. Granica wytrzymałości wynosi około 460 MPa, czyli jest to materiał o średniej wytrzymałości.

Porównanie z właściwościami znanych materiałów można wnioskować, że próbkę wykonano ze stali węglowej konstrukcyjnej zwykłej jakości charakteryzującej się wydłużeniem A₅w granicach od 10 do 40%. Takie typowanie nie jest jednak wiarygodne, ponieważ dla rzetelnej oceny właściwości wytrzymałościowych i plastyczności danego materiału należałoby przeprowadzić seryjną próbę rozciągania.

2. Analiza wpływu zmiany przekroju poprzecznego na wartości obliczonych naprężeń:

Przyjęcie do obliczeń naprężeń wartości S_opowoduje, że wartości te różnią się znacznie od rzeczywiście występujących w materiale, ponieważ w miarę wzrostu obciążenia pole przekroju poprzecznego ulega zmniejszeniu. Różnica pomiędzy obliczonym naprężeniem inżynierskim R=F/S_oi naprężeniem rzeczywistym σ=F/S, uzyskanym przez podzielenie siły F przez pole przekroju poprzecznego próbki S w stanie odkształconym, staje się bardzo istotna dla materiałów ciągliwych po przekroczeniu granicy plastyczności. Naprężenie inżynierskie jest wprost proporcjonalne do obciążenia F, zmniejsza się wraz z narastaniem obciążenia F w fazie tworzenia szyjki, natomiast naprężenie rzeczywiste σ, które jest wprost proporcjonalne do obciążenia F, lecz odwrotnie proporcjonalne do S, nadal rośnie aż do momentu całkowitego zerwania próbki.

3. Analiza wykresu:

Naprężenia otrzymane podczas próby podane są z dokładnością do 1 MPa. Na otrzymanym wykresie w etapie działania prawa Hooke'a wykres powinien być linią prostą, ale ze względu na niedokładność maszyny wytrzymałościowej należało otrzymaną krzywą sprowadzić do prostej. Wartości F_eH, F_el, F_m i F_uoznaczone na wykresie określone zostały na podstawie obserwacji wskazań siłomierza. Siła maksymalna spowodowała wydłużenie trwałe 15,2 mm a siła zrywająca 26,5 mm. Wartości te wynikają z analizy wykresu i dotyczą całej próbki. Długość badanej części próbki wydłużyła się o ΔL=20,05 mm. Różnica wartości odczytanych z wykresu i obliczonych wynika z tego, że maszyna rysująca wykres uwzględnia wydłużenie całej próbki a nie tylko oznaczonej jako l_o roboczej części próbki. Próbka bowiem została podzielona na 12 jednakowych odcinków z czego do obliczeń przyjęto tylko 10.

Próbę przerwano w punkcie H. Odciążenie próbki obrazuje linia HI'. Linia obrazująca właściwe odciążenie czyli HI jest równoległa do OA. Różnica w pochyleniach prostych HI' i HI jest spowodowane wspomnianą wyżej niedokładnością maszyny wytrzymałościowej. Odkształcony plastycznie materiał zatracił wyraźną granicę plastyczności.