BUD III |
Marcin Stępień Rafał Pożyczka |
11.04.2002 |
Nr ćw. 4 |
Próba statyczna ścinania technologicznego |
Ocena: |
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem wykonania próby ścinania technologicznego oraz wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie badanego materiału. Ścinanie próbki rozumie się jako cięcie materiału przez siły tnące, o przeciwnych zwrotach, leżące w jednej płaszczyźnie.
W przekrojach ścinanych elementów konstrukcyjnych z reguły równocześnie występują naprężenia styczne od sił tnących i normalne od momentów zginających. Nie jest to zatem czyste ścinanie, lecz tak zwane ścinanie technologiczne.
Działanie ostrzy podczas ścinania technologicznego.
Wytrzymałość na ścinanie Rt
wyraża się ze wzoru:
gdzie:
P - największa siła podczas ścinania,
S - pole powierzchni ścinanej.
Wzór ten opiera się na założeniu równomiernego rozkładu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach i pominięciu naprężeń normalnych. Wykorzystanie tego wzoru pozwoli wyznaczyć umowną wielkość naprężeń ścinających.
Maszyna wytrzymałościowa
Do przeprowadzenia próby używa się maszyny wytrzymałościowej o napędzie hydraulicznym.
Przyrządy do ścinania technologicznego
Przyrząd składa się z:
korpusu
wkręcanej tulei
pręta dociskającego
para: gniazdo - trzpień ścinający.
W korpusie osadzone jest gniazdo o średnicy odpowiadającej średnicy trzpienia ścinającego. Próbka umieszczana jest pomiędzy gniazdem i trzpieniem i przytrzymywana wkręcaną w korpus tuleją. W osi tulei jest pręt, który przenosi siłę obciążającą z prasy w trzpień ścinający.
Plan ćwiczenia
Ćwiczenie polega na cylindrycznym ścięciu próbek na maszynie wytrzymałościowej i wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie technologiczne.
Schemat ścinania cylindrycznego.
Tok przeprowadzenia ćwiczenia
Mierzymy grubość przygotowanych ośmiu próbek. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu 0,1 mm.
Mierzymy średnicę czterech sworzni ścinających. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu 0,1 mm.
Każdym sworzniem ścinamy dwie próbki i odczytujemy maksymalne siły otrzymane przy ścinaniu.
Opracowanie wyników
L.p. |
Grubość próbki g [mm] |
Średnica sworznia d [mm] |
Powierzchnia ścinana S [mm2] |
Największa siła P [N] |
Wytrzymałość na Ścinanie Rt [N/mm2 = MPa] |
1 |
2,8 |
16 |
140,743 |
4800 |
34,105 |
2 |
2,8 |
16 |
140,743 |
4000 |
28,421 |
3 |
2,8 |
21 |
184,726 |
3800 |
20,571 |
4 |
2,8 |
21 |
184,726 |
4000 |
21,654 |
5 |
2,8 |
26 |
228,708 |
5600 |
24,485 |
6 |
2,8 |
26 |
228,708 |
5400 |
23,611 |
7 |
2,8 |
31 |
272,690 |
7400 |
27,137 |
8 |
2,8 |
31 |
272,690 |
7400 |
27,137 |
Wnioski
Wytrzymałość na technologiczne ścinanie określona podanym wzorem wytrzymałościowym zależy nie tylko od własności wytrzymałościowych materiału próbki, lecz również od kształtu i wielkości przekroju ścinanego, wymiarów przyrządu i dokładności przylegania próbki.
Sposób obciążenia próbki podczas próby ścinania wywołuje złożony stan naprężenia. Wzór, z którego obliczamy naprężenia ścinające opiera się na równomiernym rozkładaniu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach
i pominięciu naprężeń normalnych. Dla ścinania technologicznego założenie to jest dalekie od rzeczywistości.
Określoną wytrzymałość należy traktować jako wielkość umowną, dając orientacyjną ocenę badanego materiału a nie rzeczywistą jego wytrzymałość na ścinanie.
Aby wielkość otrzymanej wytrzymałości mogła być wielkością porównawczą, musi być wyznaczana w warunkach znormalizowanych według polskiej normy PN-68/H-04321.
1
3
P
P
P
P