S P R A W O Z D A N I E nr 4
Temat: Rozciąganie i ściskanie materiałów
Kalicki Karol grupa T-2
Wroński Rafał nr ćwiczenia 1,4
zespół 6
1. Rozciąganie stali miękkiej
- przygotowujemy próbkę takiej stali cechując na niej podziałkę co 1. Dana próbka posiada
średnicę φ16 mm i długość l=10 podziałek
a)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
lo
Na próbce odznaczamy długość lo. W miejscu najprawdopodobniejszego zerwania próbki.
b)
1 2 3 4 6 7 8 9
l z
lo - długość bazy
lz - długość bazy po zerwaniu
Dane uzyskane po wykonaniu ćwiczenia.
Ppl - siła na granicy plastyczności 55 kN
Pr - siła max 76 kN
A5 - wydłużenie bezwzględne 112,2 mm
z - przewężenie względne po zerwaniu
z= Ao-A2/Ao 100%
Ap= lz-lo/lo 100%
Obliczam średnicę
9,6
9,8
9,8+9,6 / 2 = 9,7
p=5 p=10
A5 = lz - lo /lo 100% = 112,2 mm
lo = 5,65 Ao = 5,65 8,15 = 46 mm
Ao = Π ro = Π 64 = 201 mm
A2 = Π r2 = Π 9,7/2 = 66 mm
Z = 201 - 66 / 201 100% = 67 %
Rpl = Ppl/Ao = 55 kN / 201 mm = 0,273 kN / mm = 273 Mpa
Rr = Pr / Ao = 76 kN / 201 mm = 0,378 kN/mm = 378 Mpa
2. Ściskanie stali i betonu.
( nie ma jednoosiowego stanu naprężeń )
a) dla stali nisko węglowej
d
Rpl = Ppl / Ao =
h d = φ 20 mm
h = 1,5 d = 30 mm
d Siła na granicy plastyczności 101 kN Ppl
A0 = Π 156,25 = 490,8
Rpl = 101 kN / 490,8 mm = 0,1834 [ kN/mm ] = 183 Mpa
b) Próba ściskania betonu
Rc = Pc / A0
Ri = Rcφ15 = 0,90 Rcφ10 = 1,05 Rcφ20
Doświadczenie wykonujemy na tym samym urządzeniu (prasie) co z próbą ściskania stali
Typ próbki |
ao |
A0 |
max wymiar uziemienie próbek |
|
[cm] |
[cm2] |
[mm] |
A |
20 |
400 |
80 |
B |
15 |
225 |
40 |
C |
10 |
100 |
20 |
d0/h0 = 15/30 |
177 |
40 |
|
Pomiar siły dał wartość Pc = 510 kN
Jest to maksymalna siła jaką przeniesie kostka
10 x 10 - wymiary próbki
A0 = 100 [ cm] = 10000 [ mm ]
100 mm / 100 mm = 10000 mm
Rc = 510 kN / 100 cm = 510 kN / 10000 [ mm ] = 0,0510 [ kN ]=51,0 Mpa
Ri = 0,90 Rcφ10 = 0,0459 [ kN / mm ] = 45,9 Mpa
Próba ta pozwala nam zaobserwować różnice pomiędzy wytrzymałością różnych materiałów. Beton jako materiał mało wytrzymały na rozrywanie i o dużej udarności nie może być wykorzystywany w produkcji maszyn jest za to idealnym elementem tam gdzie potrzebujemy przeniesienia dużych nacisków np. budowa domów itp.
c) Ściskanie drewna
Próbę tą przeprowadzamy na innej prasie i siłę odczytujemy nie w kN lecz jako ciężar w kg..
Drewno jest materiałem, który posiada strukturę włóknistą stąd też jego wytrzymałość zmienia się w zależności od ustawienia siły niszczącej.
a) wzdłuż włókien inaczej równolegle do włókien
b) prostopadle do włókien
Parametry próbki:
b = 2 cm = 20 mm
h = 2 cm = 20 mm
A0 = 20 x 20 = 400 mm
Wyniki pomiarów:
sosna dąb
równolegle 1830 kg 3080 kg
prostopadle 180 kg 510 kg
P Równolegle do włókien
Pc
Prostopadle do włókien
P= qm
10 [ m/s ] 1830 [ kg ] = 18300 N = 18,3 kN
18,3/400 = 0,04575 [kN/mm]
10 [ m/s ] 3080 kg = 30,80 kN
30,8/400 = 0,077 [kN/mm]
10 [ m/s ] 180 kg =1800 N = 1,8 kN
1,8/400 = 0,0045 {kN/mm]
10 [ m/s ] 501 kg = 5010 N = 5,01 kN
5,01/400 = 0,0125 [kN/mm]
1mm = 0,000001 m
sosna dąb
Rc Rc
równolegle 0,0457 45700 0,077 77000
prostopadle 0,0045 4500 0,0125 12500
kN/mm kN/m kN/mm kN/m
Ćwiczenie 4
1. Pomiar modułu Young'a dla stali przy rozciąganiu
δ = E ε
E = ΔPl0/A0Δl
gdzie Δp/A0 = Δδ
Δl/l0 = Δε
l0 = bazy tensometru
Pomiaru dokonujemy według wskazań tensometrów umieszczonych po obu stronach próbki. Tensometry wykrywają najmniejsze nawet wachania w średnicy badanej próbki.
E dla stali 2-2,2 10 Mpa
E = 10 20 / 78,5 12 = 200/942 = 0,213 [kN/mmμm]
P [kN] Odczyt na tensometrze [mm]
2,00 3,5 2,5
12,00 15 14
ΔP=10 Δl1 = 11,5 Δl2 = 11,5
2 Pomiar modułu Young'a przy zginaniu (drewna)
i Pi odczyt fi ΔPi Δfi Ei
[kG] [mm] [kg] [mm] [kG/cm2]
0 20 0,135 20 0,045 1,0736453
1 40 0,180 40 0,042 2,3006448
2 60 0,222 60 0,043 3,3707481
3 80 0,265 80 0,043 4,4943308
4 100 0,308 Eśr 2,8098422
Δfi = fi - fo
E1 = 20 24/48 1,1203 0,042 = 276480/2,258248 = 1,0736453 kg/cm
E2 = 552960/2,4192 = 2,3006448 kg/cm
E3 = 829440/2,25792 = 3,3707481 kg/cm
E4 = 1105920/2,1504 = 4,4943308 kg/cm
Eśr = 2,809842 kg/cm
ΣEi = 11,239369
3. Pomiar G przy skręcaniu
Odczyty na kątomierzach
M A B
100 36,5° 268,75°
500 65,5° 287°
400 ΔA =29° ΔB = 19,75°
0,4555 rad 0,310232 rad
ΔAB = ΔM°lAB / Gjo
G = ΔM° lAB / ΔAB Jo
J0 = 7,952 cm
G = 34628,8 Nm/rad cm
Δ AB = 0,4555 - 0,310232 = 0,14526 [ rad ]
4. Udarność
(jest miarą kruchości)
kc = k / S0
S0 = 0,8 cm
Udarność jest to stosunek energii zużytej na zniszczenie próbki do przekroju w miejscu złamania.
k = G(H-h) [J]
k = 64 J
kc = 64 / 0,8 [ J/cm ] = 80 [J/cm]
0,5 l
P
Y
h=19,6
Z
B=19
l=240
lt=300
B
A
d=3 cm
lAB=100 cm
8
16
2
10
40
55