POLITECHNIKA RZESZOWSKA
im. IGNACEGO AUKASIEWICZA
WYDZIAA BUDOWNICTWA
I INŻYNIERII ŚRODOWISKA
LABORATORIUM WYTRZYMAAOŚCI MATERIAAÓW
Ćwiczenie nr 1
PRÓBA STATYCZNA ROZCIGANIA METALI
Rzeszów 2004
- 1 -
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
1. WSTP
Próba rozciągania dzięki swym zaletom stała się podstawową, wytrzymałościową
próbą statyczną znajdując tym samym najbardziej szerokie zastosowanie w dziedzinie badań
materiałów.
Do zalet próby rozciągania należy uzyskanie prawie jednorodnego stanu naprężenia
w rozciąganej próbce do pewnego, określonego etapu rozciągania, możliwość wyznaczania
szeregu wartości charakteryzujących mechaniczne własności materiału, możliwość obserwacji
procesu rozciągania od początku obciążania próbki aż do jej zniszczenia, jakościowa
i ilościowa jego ocena oraz prostota przeprowadzenia próby.
Jednoosiowy stan naprężenia otrzymuje się przez zastosowanie odpowiedniej próbki
zamocowanej w maszynie wytrzymałościowej. Wyniki uzyskane na próbkach
znormalizowanych są w pełni praktycznie porównywalne.
Próbie rozciągania poddaje się również gotowe elementy konstrukcyjne,
w przypadku, gdy zastosowane obciążenia rozciągające są wynikiem zasadniczego obciążenia
roboczego i mogą decydować o ich zniszczeniu. Takimi elementami są liny stalowe,
łańcuchy, druty, taśmy itp. Rozciąga się również elementy konstrukcyjne spawane, zgrzewane
i nitowane.
Jest rzeczą całkowicie zrozumiałą, iż wielkości charakterystyczne określone na
podstawie rozciągania próbek nie mogą odzwierciedlać ogólnego zachowania się gotowych
konstrukcji pod obciążeniem. Dlatego nie należy przeceniać próby rozciągania. Natomiast
w kontroli produkcji i dla ogólnej oceny jakości materiału, jego jednorodność próba
rozciągania stanowi niezawodny i prosty środek badawczy.
2. CEL ĆWICZENIA
Wyznaczenie na podstawie statycznej próby rozciągania wielkości wytrzymałościowych
i plastycznych materiału:
wytrzymałości na rozciąganie,
a) granicy plastyczności,
b) wydłużenia względnego,
c) przewężenia względnego,
a dodatkowo:
1) granicy proporcjonalności,
2) naprężeń zrywających.
- 2 -
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
Wytrzymałości na rozciąganie jest to naprężenie s odpowiadające największej
m
sile, uzyskanej w czasie próby rozciągania.
Fm N ł
s =
m
S0 ęm2 ś
F - największa siła uzyskana w czasie próby, odczytana na siłomierzu maszyny
m
wytrzymałościowej,
S - pole powierzchni przekroju pierwotnego próbki.
0
Wyrazna granica plastyczności jest to naprężenie s , po osiągnięciu którego
e
następuje wyrazny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet przy spadku
obciążenia.
Fe
N
ł
s =
e
2
ęm ś
S0
F - siła obciążająca odpowiadająca wyraznej granicy plastyczności.
e
Wydłużenie względne A jest to stosunek trwałego wydłużenia bezwzględnego próbki
p
po zerwaniu do długości pomiarowej próbki, wyrażony w procentach:
DL Lu - L0
Ap = = 100%
L0 L0
L [mm] - długość pomiarowa po zerwaniu,
u
L [mm] pierwotna długość pomiarowa.
0
- 3 -
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
Przewężenie względne Z jest to zmniejszenie pola powierzchni przekroju
poprzecznego próbki w miejscu rozerwania odniesione do pola powierzchni jej przekroju
pierwotnego:
S0 - Su
Z = 100%
S0
S [mm2] - pole powierzchni przekroju próbki po zerwaniu.
u
Dla próbek o przekroju kołowym wzór ten można doprowadzić do postaci:
2
ć
du ł
Z = ę1- ś 100%
d0 ś
ę
Ł ł
gdzie d oraz d oznaczają odpowiednio pierwotną średnicę próbki oraz średnicę
o u
próbki w miejscu zerwania.
Granica proporcjonalności s (granica stosowalności prawa Hooke'a ) jest to taka
H
graniczna wartość naprężenia, do osiągnięcia której przyrostom wydłużenia jednostkowego
Ds
odpowiadają proporcjonalne przyrosty naprężeń, czyli / = const. oznacza to, że wykres
De
rozciągania jest do momentu osiągnięcia granicy proporcjonalności linią prostą.
Naprężenia zrywające s , - jest to stosunek siły przy zerwaniu próbki,
z
do przekroju próbki po zerwaniu :
Fz kg ł N ł
s =
z
Su ęm2 ś ęm2 ś
- 4 -
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
3. Rodzaje stosowanych próbek.
Dla stali podstawowych rozróżniamy próbki :
próbki okrągłe o przekroju kołowym z główkami gwintowanymi wkręcanymi
w uchwyty maszyny wytrzymałościowej,
próbki okrągłe z główkami do chwytania w szczęki,
próbki okrągłe do chwytania w uchwyty pierścieniowe,
próbki płaskie.
Długość pomiarowa próbki okrągłej wynosi :
L = 5 d dla próbki pięciokrotnej,
05 0
L = 10 d dla próbki dziesięciokrotnej,
010 0
dla próbek płaskich
L = 5,65
05 S
L = 11,3
010 S
S - pole przekroju poprzecznego rozpatrywanej próbki.
A
20 5
,
30
A
L 0 m
L t
A-A
A
30
4 0
A
a 0
L 0 m
L t
- 5 -
D
d
0
d
0
20
19 0
100
400
D
b
0
19 0
100
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
4. WYKRES ROZCIGANIA.
W trakcie próby rozciągania rejestrujemy w układzie siła F , wydłużenie L
wykres rozciągania.
Rys. 1.1 Wykres rozciągania dla stali niskowęglowej.
Rys. 1.2 Wykres rozciągania dla stali wysokowęglowej.
5. WYKONANIE ĆWICZENIA.
5.1 Próbę wykonać na maszynie wytrzymałościowej ZD 100
dla dwóch rodzajów próbek:
-próbka ze stali niskowęglowej (plastycznej)
-próbka ze stali wysokowęglowej (twardej).
5.2 Przed przystąpieniem do próby pomierzyć dla obu próbek d , L , a po
0 0
wykonaniu próby d i L .
u u
5.3 Wykonać wykres rozciągania (na podstawie tab.1.2)
5.4 Obliczyć s , s , A , Z , s , s .
m e p H Z
5.5 Wyniki pomiarów oraz obliczeń "zestawić" w tabeli 1.1 i 1.2
Lp F L
N mm
Tab.1.1
Nr Próbka Wyniki badań
próbki
Wymiary Własności wytrzymałościowe Własności plastyczne
d L S F F F F L A d z
0 0 0 m s e s H s z s u p u
m e H z
N 2 N 2 N 2 N 2
mm mm mm2 N / N / N / N / mm % mm %
m m m m
Tab.1.2
- 6 -
PRz, Katedra Mechaniki Konstrukcji 03 2004
= F
s
S0
sm
se
sH
tga=E
l
Ap %
e = Dl
0
Rys.1.1
F
= S
s
0
sm
se
sH
tga=E
l
e = Dl
Ap %
0
Rys.1.2
- 7 -
z
s
z
s
a
a
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Instrukcja do ćwiczenia nr 3Instrukcja do ćwiczenia nr 2Instrukcja do ćwiczenia nr 4Instrukcja do ćwiczenia nr 7Instrukcja do ćwiczenia nr 6Cwiczenie nrĆwiczenie nr 23Zeszyt Ćwiczeń nr 3Ćwiczenie nr 10Materiały pomocnicze do ćwiczenia nr 3 co powinien wiedzieć wnioskodawca (1)Instrukcja cwiczeniowaĆwiczenie nr 73(1)0106 30 03 2009, cwiczenia nr 6 , Wrzeciono podziałowe Paul Eszinstrukcja cwiczenie 3Ćwiczenie nr 50(1)więcej podobnych podstron