Witsanko Aneta	Inżynieria środowiska	LPS 6
Próba statyczna rozciągania metali		18.10.2011 r.

WSTĘP:

Statyczna próba rozciągania jest najpowszechniej stosowaną próbą wytrzymałościową przy doborze materiałów na konstrukcje. Jest to próba łatwa do wykonania, dość dokładna i wszechstronna. Próbę tę przeprowadza się zgodnie z normą PN-91/H-04310. Próby statyczne cechuje mała prędkość wzrostu naprężenia. Wzrost prędkości rozciągania znacznie zwiększa granicę plastyczności metalu, w mniejszym zaś stopniu zwiększa wytrzymałość na rozciąganie.

Dzięki statycznej próbie rozciągania metali otrzymujemy podstawowe informacje dotyczące własności wytrzymałościowych i plastycznych danych metali, pozwala bowiem ona na obserwację zachowania się materiału w całym zakresie odkształceń (sprężystym, sprężysto - plastycznym aż do zerwania). Próba taka realizuje najprostszy stan naprężeń, jaki powstaje przy prostym rozciąganiu. Badanie wytrzymałościowe w trakcie tej próby polega na osiowym rozciąganiu próbki odpowiednio ukształtowanej na maszynie zwanej zrywarką.

Wykonywane ćwiczenie przedstawia się następująco: na początku rozciągania następuje wzrost obciążenia przy małym wzroście wydłużenia. Odkształcenia próbki są wówczas sprężyste (odwracalne) i proporcjonalne do wielkości przyłożonego obciążenia. Przy dalszym wzroście siły dochodzimy do momentu gdy wydłużenie zwiększa się bez wzrostu obciążenia, a nawet niekiedy przy jego spadku. Takie naprężenie rozciągające stanowi wyraźną granice plastyczności, przy osiągnięciu której następuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki. Przy dalszym wzroście siły obciążającej próbka znacznie się wydłuża plastycznie, równomiernie na całej długości pomiarowej. Naprężenie rozciągające odpowiadające największej sile obciążającej uzyskanej w czasie przeprowadzania próby stanowi wytrzymałość na rozciąganie R_m. Dla metali mniej ciągliwych próbka rozrywa się zaraz po osiągnięciu F_m, czyli największej siły rozciągającej. Dla metali ciągliwych po przekroczeniu F_m. następuje szybki wzrost przewężenia miejscowego, czyli tworzenie się na próbce tzw. szyjki, przy czym jednocześnie występuje spadek obciążenia. Naprężenie rzeczywiste występujące w przekroju poprzecznym próbki w miejscu przewężenia w chwili rozerwania nazywa się naprężeniem rozrywającym R_u.

Próbki stosowane do badań są znormalizowane. W naszym przypadku zastosowaliśmy próbkę stali C45 o przekroju okrągłym z główkami do chwytania w szczęki. Głównym parametrem próbki, od którego zależą pozostałe wymiary jest wielkość średnicy d₀.

Rysunek próbki:

Celem statycznego rozciągania metali jest:

- wyznaczenie własności wytrzymałościowych, granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie oraz naprężenia rozrywającego;

- wyznaczenie własności plastycznej: wydłużenie względne;

- porównanie otrzymanych własności z normą materiałową.

Dane uzyskane podczas wykonywania ćwiczenia:

- 6 pomiarów średnicy próbki:

d­­_{0 1.1­} = 9,94 mm

d_{0 1.2} = 9,93 mm

d_{0 2.1} = 9,93 mm

d_{0 2.2} = 9.96 mm

d_{0 3.1} = 9,96 mm

d_{0 3.2} = 9,95 mm

- początkowa długość pomiarowa próbki:

L₀ = 50 mm

- siła odpowiadająca granicy plastyczności:

F_e = 27 kN = 27000 N

- największa siła rozciągająca działająca na próbkę:

F_m = 48 kN = 48000N

- siła rozciągająca w chwili zerwania próbki:

F_u = 32 kN = 32000 N

- długość pomiarowa próbki po zerwaniu:

L_u = 73 mm

- 2 pomiary w najmniejszym przekroju próbki po zerwaniu (w szyjce):

d_{u 1} = 7,06 mm

d_{u 2} = 7,02 mm

OBLICZENIA:

1) Obliczenie średnicy próbki (za pomocą średniej arytmetycznej):

d₀ = 9,945 mm

2) Obliczenie początkowej powierzchni przekroju poprzecznego próbki:

S₀ = 77,639 mm²

3) Obliczenie średnicy w szyjce próbki:

d_u = 7,04 mm

4) Obliczenie powierzchni przekroju końcowego próbki:

S_u = 38,906 mm²

5) Określenie wyraźnej granicy plastyczności:

R_e = 347,763 MPa

6) Określenie wytrzymałości na rozciąganie:

R_m = 618,246 MPa

7) Określenie naprężenia rozrywającego:

R_u = 822,495 MPa

8) Wyznaczenie maksymalnego względnego wydłużenia próbek:

[%]

ΔL = 23 mm

A₅ = ε = 46 %

9) Rachunek błędu dla wytrzymałości na rozciąganie:

Dane:

ΔF_m = 500 N

Δd₀ = 1,5 mm

= = 23,42 [mm²]

= 192,935 [MPa]

WNIOSKI:

d₀

L₀

---