1. Cel ćwiczeń:

- Wyznaczenie umownej granicy sprężystości

- Wyznaczenie umownej granicy plastyczności

- Wyznaczenie współczynnika sprężystości liniowej E (moduł Younga)

2. Teoria z uwzględnieniem PN.

Ścisła próba rozciągania przeprowadzana jest w celu określenia granic stosowania prawa Hook'a

oraz wyznaczenia współczynnika sprężystości podłużnej zwanego modułem Younga. Ponadto

w materiałach bez wyraźnej granicy plastyczności badanie ma na celu wyznaczenie umownych

granic sprężystości i plastyczności.

-umowna granica sprężystości - naprężenie nominalne, wywołujące w próbce wydłużenie plastyczne równe 0, 05%

gdzie:

S0 - pole przekroju poprzecznego próbki wyznaczone przed badaniem,

F0,05 - siła rozciągająca wywołująca w próbce wydłużenie plastyczne równe 0, 05%

-umowna granica plastyczności - naprężenie nominalne, wywołujące w próbce wydłużenie plastyczne równe 0, 2%

gdzie:

F0,2 - siła rozciągająca wywołująca w próbce wydłużenie plastyczne równe 0, 2%

-nominalny współczynnik sprężystości podłużnej - współczynnik wyznaczony na wybranym poziomie obciążenia

gdzie:

i - wybrany poziom obciążenia (siły rozciągającej),

- naprężenia rozciągające w próbce wyznaczone w poziomie obciążenia Pi,

- naprężenia rozciągające wyznaczone w poprzednim poziomie obciążenia Pi−1,

- odkształcenia względne w rozciąganej próbce wywołane obciążeniem Pi,

- odkształcenia względne w rozciąganej próbce wywołane obciążeniem Pi−1,

gdzie:

L - baza pomiarowa wyznaczony przez ostrza tensometrów,

ΔLi - średnie wydłużenie próbki odczytane przy obciążeniu Pi,

ΔLi−1 - średnie wydłużenie próbki odczytane przy obciążeniu Pi−1,

ΔLi−2 - średnie wydłużenie próbki odczytane przy obciążeniu Pi−2

-współczynnik sprężystości podłużnej (moduł Younga) - średnia arytmetyczna

współczynników uzyskanych na różnych poziomach obciążenia:

3. Schemat i zasada działania:

Po zamocowaniu próbki w maszynie wytrzymałościowej należy założyć na nią zestaw dwu tensometrów. Każdy czujnik styka się dwoma ostrzami z badaną próbką. Początkowa odległość

ostrzy wyznacza długość bazy pomiarowej L.

Próbkę obciążamy powoli ręcznym napędem do niewielkiej wstępnej siły F0, gdzie zerujemy

wskazania tensometrów. W następnym kroku zwiększamy obciążenie o wartość F0

i ponownie zapisujemy wskazania czujników. Czynności te powtarzamy zwiększając siłę rozciągającą o kolejne wielokrotności F0.

W każdym kroku obciążenia kontrolujemy przyrosty wydłużenia próbki _Li, tzn obliczamy

różnicę pomiędzy bieżącym, a poprzednim wskazaniem czujników. Jeśli wskazania powtarzają się tzn nie wychodzimy poza zakres sprężystych odkształceń, badanie można zakończyć.

4. Przebieg doświadczenia:

Próba rozciągania wykonywana jest na stalowym drucie o średnicy około ok. 1,33 mm. Długość - 100 mm.

Wartość siły wstępnej = 10 % siły zrywającej.

1. Przed przeprowadzeniem badania należy:

- ustalić wartość siły wstępnej

- ustalić początkową siłę rozciągającą: F0,

- ustalić kroki obciążenia, najczęściej przyjmowane jako wielokrotności siły F0,

- zamocować próbkę w maszynie wytrzymałościowej,

- zamocować zestaw tensometrów na próbce,

- wyzerować czujniki

- ustalić długość bazy pomiarowej L - odcinka wyznaczonego

2. Podczas badania należy:

- obciążyć próbkę do początkowej siły rozciągającej: F0,

- wyzerować tensometry,

- zwiększać obciążenie zgodnie z procedurą opisaną wcześniej,

- notować wielkości siły rozciągającej oraz wskazania czujników,

- wyznaczać bieżące przyrosty wydłużenia próbki i porównywać je z poprzednimi, do chwili

uzyskania wydłużenia trwałego równego 0, 05% następnie 0, 2% i ostatecznie 0, 3%,

- wyniki pomiarów zestawiać tabelarycznie zgodnie z formularzem podanym w sprawozdaniu

3. Po wykonaniu badania należy:

- wyznaczyć umowną granicę plastyczności

- wyznaczyć umowną granicę sprężystości

- Wyznaczyć współczynnik sprężystości liniowej E

początkowa długość pomiarowa próbki:

L₀ =100 [mm]

początkowa średnica próbki:

d0 =1,33 [mm]

początkowe pole przekroju poprzecznego próbki:

S0 =1,39 [mm2]

4. Tabelaryczne opracowanie wyników badania:

Lp.	F [N]	ODCZYTY
				L	P	ŚR.
1	50	0	0	0
2	100	0.020	0.020	0.020
3	150	0.038	0.038	0.038
4	200	0.056	0.056	0.056
5	250	0.073	0.073	0.073
6	300	0.091	0.090	0.0905
7	350	0.108	0.103	0.1055
8	400	0.121	0.120	0.1205
9	450	0.140	0.139	0.1395
10	500	0.160	0.160	0.160
11	550	0.181	1.179	0.18
12	600	0.215	0.205	0.21
13	620	0.232	0.222	0.227
14	640	0.260	0.250	0.255
15	660	0.299	0.289	0.294
16	680	0.329	0.315	0.322
17	700	0.365	0.351	0.358

Umowna granica sprężystości:


640 / 1,39 = 460 [MPa]

Umowna granica plastyczności:


690 / 1,39 = 496 [MPa]

Moduły sprężystości wyznaczone na różnych poziomach obciążenia:


50 * 100 / 1,39 * (0,020 - 0) = 180000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,038 - 0,02) = 200000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,056 - 0,038) = 200000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,073 - 0,056) = 211600 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,0905 - 0,073) = 205550 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,1065 - 0,0905) = 225000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,1205 - 0,1065) = 257000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,1395 - 0,1205) = 189000 [MPa]


50 * 100 / 1,39 * (0,16 - 0,1395) = 175000 [MPa]

Średni moduł Younga:


222000 [MPa]

5. Wnioski:

Materiał, z którego wykonano próbkę nie wykazuje wyraźną granicę plastyczności.

---