Laboratorium z wytrzymałości materiałów

Ćw. 2 Próba statyczna ściskania metali

1. Cel ćwiczenia

Celem próby ściskania różnych metali lub ich stopów jest określenie wartości naprężeń

powodujących ich zniszczenie i ustaleni wykresu lub pracy odkształcenia.

Próba ściskania jest jakby odwróceniem próby rozciągania; wykres ściskania niektórych

metali jest symetryczny do wykresu rozciągania w zakresie ujemnych naprężeń i odkształceń – jego prostoliniowa część jest niemal równa, co do wielkości tejże części przy rozciąganiu.

Łączy się to z istnieniem jednoosiowego stanu naprężenia w próbce ściskanej jak

i rozciąganej, jeżeli pominie się wpływ zamocowania próbki.

Na podstawie statycznej próby rozciągania wyznaczamy następujące wielkości

wytrzymałościowe i plastyczne materiału:

· granicę plastyczności

· wytrzymałości na ściskanie

· skrócenia względne

· wykres ściskania

2. Przebieg ćwiczenia

Przed przystąpieniem do wykonania próby dokonano pomiaru średnicy (d₀) próbek i ich wysokości (L₀). Pomiary wykonano dla dwóch rodzajów próbek stali miękkiej i stali kruchej (żeliwa), a następnie pojedynczo umieszczono je w maszynie wytrzymałościowej. Stopniowo wraz z zmieniającym się obciażeniem rejestrowano skrócenie próbek. Po zniszczeniu próbek ponownie zmierzono ich wysokości (L_u) i średnice w miejscu zniszczenia (d_u).

3. Teoria

Granicą plastyczności (Rplc) nazywa się naprężenia, przy których występuje skrócenie próbki bez zwiększenia a nawet przy zmniejszeniu siły obciążającej;

F_plc – siła odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności przy ściskaniu

S₀ – pole powierzchni przekroju pierwotnego próbki

Naprężenie (σ_c) otrzymane jako stosunek największej siły obciążającej (Fc) powodującej

zniszczenie próbki, do pola powierzchni pierwotnego przekroju poprzecznego nazywa się

wytrzymałością na ściskanie:

Stan odkształcenia próbki zarówno na obszarze sprężystym jak i plastycznym

charakteryzuje skrócenie względne:

[%]

Lo - pierwotna długość pomiarowa próbki

Lu - długość próbki po odkształceniu

L – skrócenie względne

4. Obliczenia.

   Pierwsza próbka:

   d₀= 24,8 [mm]

   L₀= 37,7 [mm]

   d_u= 31,0 [mm]

   L_u= 24,9 [mm]

   - pole pierwotnego przekroju:

   

   - granica plastyczności:

   

   

   - wytrzymałość na ściskanie:

   

   

   - skrócenie wzgledne:

   [%]

   [%]

Druga próbka:


d₀= 24,1

L₀= 36,0

próbka pękła w czasie próby ściskania

- pole powierzchni pierwotnego przekroju:



- wytrzymałość na ściskanie:





4. Tabela pomiarów:

Oznaczenia	Próbka			Własności
	Wymiary			Wytrzymałościowe				Plastyczne
	d0	L0	S0	Fplc	σplc	Fc	σc	Lu	ac
	mm	mm	mm^2	N		N		mm	%
stal	24,8	37,7	483,05	140081,2	289993168,4	445429,7	922119242,3	24,9	33,95
żeliwo	42,1	36	456,2	-	-	413129,9	905589434,5	-	-

4. Wnioski:

Na podstawie wyników należy zauważyć, że nie można mówić o wytrzymałości na

ściskanie w przypadku materiałów plastycznych.

Próbki z materiału plastycznego nie ulegają zniszczeniu, najczęściej po przekroczeniu granicy plastyczności próbe przerywa się.

Próbki z materiałów kruchych (żeliwo) nie mają wyraźnej granicy plastyczności i podczas próby ulegają zniszczeniu (próbka żeliwna pod wpływem siły została ścięta pod pewnym kątem do płaszczyzny podstawy).