Wytrzymałość statyczna
Wytrzymałość statyczna
na zginanie i kąt ugięcia.
na zginanie i kąt ugięcia.
Arkadiusz Dębicki
Marek Dyczko
Paweł Gałka
Grupa 103.1B
Wytrzymałość statyczna
Wytrzymałość statyczna
na zginanie i kąt ugięcia.
na zginanie i kąt ugięcia.
Arkadiusz Dębicki
Marek Dyczko
Paweł Gałka
Grupa 103.1B
Pod pojęciem wytrzymałości mechanicznej, w tym także wytrzymałości statycznej na
Pod pojęciem wytrzymałości mechanicznej, w tym także wytrzymałości statycznej na
zginanie, rozumie się właściwość tworzywa charakteryzującą jego odporność na
zginanie, rozumie się właściwość tworzywa charakteryzującą jego odporność na
dekohezję pod wpływem sił zewnętrznych. Wytrzymałość mechaniczna tworzywa
dekohezję pod wpływem sił zewnętrznych. Wytrzymałość mechaniczna tworzywa
zależy również od konfiguracji oraz sposobu powiązania makrocząsteczek. Próba
zależy również od konfiguracji oraz sposobu powiązania makrocząsteczek. Próba
zginania polega na tym, że próbę tworzywa podpartą na końcach obciąża się
zginania polega na tym, że próbę tworzywa podpartą na końcach obciąża się
punktowo, prostopadle do jej osi podłużnej
punktowo, prostopadle do jej osi podłużnej
Rys.1. Rozkład naprężeń w belce
zginanej wolnopodpartej.
F [N]
Pomiar wytrzymałości na zginanie małych próbek
polega na zmierzeniu kąta ugięcia i momentu
zginającego w chwili zniszczenia tworzywa. Do próbki
pomiarowej zamocowanej w obrotowym uchwycie
przytwierdzone jest wahadło z obciążnikiem. Ruch
obrotowy uchwytu jest przenoszony poprzez próbkę
na wahadło. W miarę jego wznoszenia się powstaje i
rośnie jego moment obrotowy działający na próbkę
jako moment zginający. Ze względu na stałość
obciążenia wahadła kąt wzniesienia jest miarą
momentu zginającego. Wzrost naprężeń w próbce
spowodowany wzrostem tego momentu prowadzi do
jej zniszczenia. Odczytana w chwili zniszczenia
wartość momentu zginającego M służy do obliczenia
wytrzymałości na zginanie Rg. Równocześnie, z
różnicy kąta obrotu próbki i kąta wzniesienia wahadła,
można obliczyć kąt ugięcia próbki będący miarą jej
odkształcenia.
Udarność jest to odporność tworzywa na
złamanie udarowe. Określa się ją stosunkiem
pracy, potrzebnej do dynamicznego
złamania próbki, do przekroju poprzecznego
próbki w miejscu złamania. Siła powinna być
przyłożona z określoną prędkością. Samo
określenie pracy potrzebnej do złamania lub
pęknięcia próbki nie jest wystarczające. W
zależności od własności badanego tworzywa
pęknięcie może być kruche lub plastyczne.
W przypadku drugim, na wykresie zależności
przyłożonej siły od odkształcenia próbki,
można wyraźnie zauważyć obszar
odkształcenia plastycznego.
Budowa aparatu Dynstat
Budowa aparatu Dynstat
Część pomiarowa składa się z dwóch tarcz współśrodkowych, z
których tarcza zewnętrzna (6) jest nieruchoma, a wewnętrzna (7)
obraca się na poziomej osi za pomocą mechanizmu ślimakowego,
połączonego z korbą (12). W celu rozszerzenia zakresu
pomiarowego aparatu w dolnej części wahadła zamocowuje się
dodatkowe obciążniki, oznaczone literami A i C, które zwiększają
moment gnący. Celem przeprowadzenia oznaczenia wytrzymałości
na zginanie i kata ugięcia na ruchomej tarczy (7) umocowane są
podpory gnące (8), w których umieszczona jest próbka (9). Na
tarczy ruchomej jest naniesiona podziałka kata ugięcia (5),
natomiast na tarczy nieruchomej znajduje się podziałka momentu
gnącego (10). Tarcza ruchoma ma podziałkę o zakresie od 0 do 90
stopni. Wskazówka (11) połączona jest z osią wahadła w ten
sposób, że jest nieco przesunięta w stosunku do samego wahadła.
Dlatego też w czasie pomiarów wskazówka wskazuje na podziałce
momentu gnącego w sposób ciągły jego wartości. W chwili
pęknięcia próbki. gdy opada zawieszone na próbce wahadło,
wskazówka, tarcza ruchoma i nieruchoma z podziałkami nie
zmieniają swojego położenia, co umożliwia odczytanie wartości
zarówno momentu gnącego jak też kąta.
Rys.2. Wygląd urządzenia Dynstat.
Schematy:
Schematy:
Przygotowanie próbek
Przygotowanie próbek
W próbie Dynstat próbki powinny mieć
kształt płytki prostokątnej o długości
l=15±0,1mm, szerokości
b=10±0,1mm, i grubości h=2-
4±0,1mm. Odpowiednią grubość
próbki dobiera się w oparciu o normy
przedmiotowe, zaś w przypadku ich
braku należy kierować się zasadą, że
im mniejsza jest wytrzymałość
tworzywa tym próbka powinna mieć
większą grubość.
Oznaczenie wytrzymałości na
Oznaczenie wytrzymałości na
zginanie i ugięcie przy użyciu
zginanie i ugięcie przy użyciu
aparatu typu Dynstat.
aparatu typu Dynstat.
Badanie wytrzymałości na zginanie za pomocą aparatu Dynstat polega na
pomiarze kąta ugięcia i momentu zginającego w chwili zniszczenia badanego
materiału, przy zastosowaniu bardzo małych próbek pomiarowych. Wartość
momentu zginającego służy do obliczenia wytrzymałości doraźnej na zginanie
Rg, którą oblicza się według wzoru:
2
2
max
*
6
m
N
h
b
M
Rg
g
Mg max – moment gnący
maksymalny, Nm,
b – szerokość próbki, m,
h – wysokość próbki, m.
Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 1)
Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 1)
Badanie należy przeprowadzić w temperaturze
otoczenia, tj. 293K,
Poprzez pokręcenie pokrętłem 12 zerować aparat, tzn.
ustawić działkę zerową na tarczy ruchomej (7) z działką
zerową odpowiedniego zakresu podziałki na tarczy
stałej (6) w jednej linii,
Wahadło (4) unieruchomić w położeniu pionowym za
pomocą zapadki (2),
Na wahadło założyć odpowiednią masą dodatkową A lub
C,
Zamocować podpory gnące (8) na tarczy ruchomej (7),
zwracając uwagę na pionowe ich ustawienie,
Wskazówkę (11) ustawić na cyfrze zero podziałki (10),
Próbę zamocować pomiędzy podporami gnącymi i
dokręcić śrubami mocującymi tak, aby próbka
ustawiona była pionowo,
Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 2)
Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 2)
Uruchomić wahadło poprzez jednostajne pokręcenie
pokrętłem (12),w tym czasie następuje powolne
obciążenie próbki wzrastającym momentem gnącym,
Odczytać wartość momentu gnącego Mg max w
kGcm, którego wartość pokazuje wskazówka (11) i na
podziałce (10)
Odczytać wartość kąta ugięcia v w chwili, gdy
następuje złamanie próbki lub wtedy gdy wartość
momentu gnącego nie rośnie i jest stała, wartość ta
jest odczytywana na podziałce (5)
Wyjąć ze szczęk próbkę i poprzez pokręcenie
pokrętłem w stronę przeciwną do ruchu wskazówek
zegara , doprowadzić do zerowania aparatu, tj. do
ustawienia działek zerowych na podziałkach (10) i (5)
w jednej linii.
Opracowanie wyników badań.
Opracowanie wyników badań.
Dla każdego rodzaju tworzywa sztucznego
należy wykonać co najmniej po trzy
powtórzenia, zaś na wynik oznaczenia
wytrzymałości na zginanie należy podać
wartość średniej arytmetycznej z w/w
pomiarów, obliczona według wzorów:
MPa
mm
N
h
b
M
A
R
g
g
2
2
max
n
R
R
n
i
gi
g
1
1
W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie
W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie
Dynstat wyników, należy również określić wartości
Dynstat wyników, należy również określić wartości
odchylenia standardowego s. (cz.1)
odchylenia standardowego s. (cz.1)
2
2
1
1
)
(
m
N
n
R
R
s
n
i
g
gi
Dla oznaczenia wytrzymałości na zginanie:
Rgi – poszczególne wartości wytrzymałości na zginanie,
Rg – średnia arytmetyczna wartości wytrzymałości na
zginanie,
n – liczba wykonanych pomiarów.
W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie
W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie
Dynstat wyników, należy również określić wartości
Dynstat wyników, należy również określić wartości
odchylenia standardowego s. (cz.2)
odchylenia standardowego s. (cz.2)
1
)
(
1
2
n
s
n
i
i
Dla oznaczenia kąta ugięcia:
ϑi – poszczególne wartości kąta ugięcia,
ϑ – średnia arytmetyczna wartości kata ugięcia,
n – liczba wykonanych pomiarów.