Badanie wytrzymałości na zginanie

Zginanie - w wytrzymałości materiałów stan obciążenia materiału, w którym na materiał działa moment, nazwany momentem gnącym, pochodzący od pary sił działających w płaszczyźnie przekroju wzdłużnego materiału. Zginanie występuje w elementach konstrukcji, którymi najczęściej są belki.

Zginanie jest pokrewne rozciąganiu i ściskaniu, gdyż powoduje pojawienie się naprężeń normalnych w przekrojach poprzecznych elementu. W przeciwieństwie jednak do rozciągana i ściskania, rozkład naprężeń normalnych w przekroju elementu jest nierównomierny.

Maksymalne naprężenie normalne w przekroju poprzecznym wynosi:

Gdzie:

σ_max - maksymalne naprężenie normalne

M_g - moment gnący (zginający)

W_g - współczynnik wytrzymałości przekroju na zginanie, którego wartość zależy od rozmiaru i kształtu przekroju elementu.

Zgodnie z hipoteza wytężeniową naprężenie musi spełniać warunek:

σ_max < k_g

Gdzie: k_g - dopuszczalna wytrzymałość na zginanie

Metoda badania wytrzymałości metali na zginanie


Próba statyczna badania wytrzymałości na zginanie



Próba ta jest wykonywana w celu wyznaczenia umownej wytrzymałości na zginanie oraz określenie strzałki ugięcia. Wytrzymałością na zginanie, według Polskich Norm, zwiemy umowne naprężenie, odpowiadające maksymalnej sile obciążającej, uzyskanej w czasie przeprowadzania próby statycznej zginania.
Strzałką ugięcia jest przesunięcie przekroju poprzecznego próbki, zgodnie z kierunkiem siły obciążającej, odpowiadające jej największej wartości.
Próbę zginania przeprowadza się najczęściej na uniwersalnych maszynach wytrzymałościowych.
Aby przeprowadzić próbę zginania ustawiamy próbkę na przesuwnych podporach, które ustawiamy na odpowiednią odległość i unieruchamiamy w prowadnicach maszyny wytrzymałościowej Wielkość odstępu między podporami powinna być większa niż dziesięciokrotna średnica próbki. Podpory, tak jak i główka naciskowa powinny być zaokrąglone promieniowo w miejscach styku z próbką.
Jako próbkę z reguły używamy pręta o przekroju kołowym. Umowną wytrzymałość próbki o przekroju kołowym wyznacza się ze wzoru:

Rg=Mg /Wg =8Pg l0 /pi d*d*d

Gdzie: Mg - maksymalny moment zginający, równy:

Mg=Pgl0/4
Wg - wskaźnik pełnego przekroju kołowego na zginanie, równy:

Wg=pi d*d*d/32
Pg - największa siła zginająca uzyskana w czasie próby zginania, przy której nastąpiło zniszczenie próbki, w Kg
l0 - rostok pomiarowa próbki, równa prostokątnej podpór w mm,
d0 - pierwotna średnica próbki w mm.
W przypadku gdy przekrój próbki nie jest kołowy tylko prostokątny, to wskaźnik pełnego przekroju prostokątnego na zginanie Wg wynosi:

Wg=h*h*b/6
gdzie: h - wysokość prostokątnego przekroju próbki
b - szerokość próbki.
Podane wyżej wzory dotyczą w zasadzie próbek z materiałów kruchych a dla innych materiałów mają tylko charakter orientacyjny.
Potrzebną do obliczeń wartość Pg odczytujemy z wykresu przebiegu badania wytrzymałości na zginanie
Opis próby wytrzymałości dal próbek kruchym kończy się z momentem ich złamania, co nie zawsze występuje w próbkach sprężysto - plastycznych.
Strzałkę ugięcia fg. w mm pod obciążeniem Pg mierzymy za pomocą dodatkowo zamontowanych do maszyny wytrzymałościowej przyrządów.

Rys. przedstawia maszynę wytrzymałościową do prób rozciągania ściskania i zginania próbek matalu.

---