I.Cel ćwiczenia - określenie wielkości:

1.Wyznaczenie modułu sprężystości podłużnej

2.Wyznaczenie umownej granicy plastyczności

Moduł sprężystości podłużnej
- jest to stosunek naprężenia
do odpowiadającego mu wydłużenia względnego
(jest to
pochylenia prostoliniowej części wykresu rozciągania do osi odciętych).

=tg α

F (
)

F

α ε

Umowna granica plastyczności
- jest to takie naprężenie, które wywołuje w próbce wydłużenie trwałe 0,2 % długości początkowej próbki.

- siła, która powoduje trwałe wydłużenie równe 0,2 % długości początkowej próbki.

Do określenia umownej granicy plastyczności i modułu sprężystości podłużnej stosujemy dwie metody:

obciążania

* odciążania

II.Metoda obciążania: (E)

• Określenie
  z próby dla danego materiału

• Przewidywane
  na poziomie 65-70 % siły
  z określonej próby
  

• Określenie obciążenia wstępnego
  ;
  

• Założenie ekstensometru i sprawdzenie jego pracy obciążając próbkę siłą
  i odciążając do siły
  

• Określamy przyrost siły
  

• Wykonujemy próbę (6-8 pomiarów)

Moduł Younga
określimy metodą obciążania:

- siła obciążająca próbkę

- liczba działek ekstensometru

- stała ekstensometru

- długość pomiarowa próbki
;

- pole przekroju poprzecznego próbki

Wyniki do obliczeń bierzemy z tabeli nr 1.

III. Metoda odciążania: (
)

• Określenie
  z próby dla danego materiału

• Przewidywane
  na poziomie 65-70 % siły
  z określonej próby
  

• Określenie obciążenia wstępnego
  ;
  

• Założenie ekstensometru i sprawdzenie jego pracy obciążając próbkę siłą
  i odciążając do siły
  

• Ustalamy obciążenie wyjściowe (wstępne)
  

• Przyrost sił
  

• Liczba działek, po której przerywamy próbę :

- dla 20 działek

- liczby działek stanowiących kolejne wskazanie ekstensometru

(
- pierwsza po 20 działkach ;
- ostatnia przed 20 działkami)

-siły, które odpowiadają liczbom działek odpowiednio

- siła, która wywołuje w próbce wydłużenie trwałe równe 0,2% długości początkowej próbki.

Wyniki do obliczeń - tabela nr 2.

IV. Badanie próbek:

• Maszyna wytrzymałościowa ZD-40;

• zakres siłomierza 0-40 [kN];

• elementarna podziałka 0,5[kN] = 500 N

• temp. badania : 14^oC=287 K

• Ekstensometr MK-3; (
  -baza pomiarowa, elementarna podziałka C= 0,01[mm] ).

Badaniu zostały poddane dwa stalowe pręty

o średnicy

i bazie próbki

Przyjęliśmy, że:

• siła rozciągająca:
  

• siła przewidywana:
  
  18 [kN]

• obciążenie wstępne (krok):
  
  2 [kN]

Korzystamy z metody obciążania (tab. nr 1):

Próbkę obciążamy siłą wstępną
i odczytujemy wartości z prawego i lewego licznika ekstensometru. Zwiększając obciążenie o
kolejno otrzymaliśmy:

L.p.	Obciążenie liczbowe działek ekstensometru				ΔF	ΔP	E
		F[kN]	L	P	średnie	[kN]	działki	[MPa]
1.	2	0	0	0	0	0
2.	4	3	3	3	2	3	132617
3.	6	7	7	7	4	7	113672
4.	8	11	11	11	6	11	108505
5.	10	15	15	15	8	15	106094
6.	12	19	20	19,5	10	19,5	102013
7.	14	24	25	24,5	12	24,5	97433
8.	16	33	34	33,5	14	33,5	83133
9.	18	47	49	48	16	48	66309

Średnie wskazania ekstensometru są równe średniej arytmetycznej wskazań ekstensometru:

Obliczamy pole przekroju poprzecznego próbki:

S_o = π*r² = π*4² = π*16 = 50,27 [mm²]

Siły obliczamy ze wzoru:

np.:

Określamy moduł Young`a:

Średnia wartość
jest średnią arytmetyczną:

Drugą próbkę badaliśmy metodą odciążania (tab. nr 2):

Działaliśmy siłą wstępną
i jej wielokrotnością. Odczytów dokonywaliśmy przy sile początkowej i otrzymaliśmy:

Lp.	Obciążenie	wskazania ekstensometru
		F [kN]	L	P	średnie
1	2	0	0	0
2	4	0	0	0
3	6	0	0	0
4	8	0	0	0
5	10	0	0	0
6	12	0	0	0
7	14	1	1	1
8	16	5	5	5
9	17	8	7	7,5
10	18	13	12	12,5
11	19	21	21	21
12	20	35	35	35

P

Obliczamy siłę
, która wywołuje w próbce wydłużenie trwałe równe 0,2% długości początkowej próbki.

Umowna granica plastyczności wynosi:

Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie modułu sprężystości podłużnej E i umownej granicy plastyczności R_0,2 , które wynoszą odpowiednio:

E_śr=101222 Mpa

R_0,2=365 Mpa

---