I WM
Lab. 1	Statyczna próba rozciągania

1. Wstęp teoretyczny

W statycznej próbie rozciągania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. W czasie próby rejestruje się zależność przyrostu długości próbki od wielkości siły rozciągającej oraz rejestruje się granicę sprężystości, przewężenie próbki i siłę zrywającą próbkę. Naprężenia w próbce oblicza się dzieląc siłę rozciągającą przez pole przekroju poprzecznego próbki (uwzględniając przewężenie lub nie uwzględniając go).

Typowy wykres naprężenie-odkształcenie pokazuje wykres u góry. Początkowo wzrost naprężenia powoduje liniowy wzrost odkształcenia. W zakresie tym obowiązuje prawo Hooke'a. Po osiągnięciu naprężenia R_sp, zwanego granicą sprężystości materiał przechodzi w stan plastyczności, a odkształcenie staje się nieodwracalne. Przekroczenie granicy sprężystości, zauważalne w okresie chwilowego braku przyrostu naprężenia, powoduje przejście materiału w stan plastyczny. Dalsze zwiększanie naprężenia powoduje nieliniowy wzrost odkształcenia, aż do momentu wystąpienia zauważalnego, lokalnego przewężenia zwanego szyjką. Naprężenie, w którym pojawia się szyjka, zwane jest wytrzymałością na rozciąganie R_m. Dalsze rozciąganie próbki powoduje jej zerwanie przy naprężeniu rozrywającym R_u.
Ten ogólny przypadek znacznie różni się dla różnych materiałów. Np. materiały sprężyste, jak stale wysokowęglowe, żeliwa, stale sprężynowe, nigdy nie przechodzą w stan plastyczny, lecz wcześniej ulegają zerwaniu. Dla wielu materiałów granica plastyczności jest trudna do określenia, gdyż nie istnieje wyraźnie przejście z zakresu sprężystego do plastycznego.

Na podstawie wyników pomiarów statyczną próbą rozciągania można określić podstawowe wielkości wytrzymałościowe materiału, jakimi są: R_e, R_m, moduł Younga i współczynnik Poissona.

2.cel ćwiczenia

Naszym zadaniem jest określenie własności wytrzymałościowych i plastycznych próbki metalu.
Własności wytrzymałościowe, to:

a) wyraźna granica plastyczności R_e

b) wytrzymałość na rozciąganie R_m

c) naprężenie rozrywające R_u
Własności plastyczne, to:
a) wydłużenie względne A_p
b) przewężenie względne Z

c) wydłużenie równomierne A

Rysunek próbki

Obliczenia

Powierzchnia przekroju początkowego S₀ i po zerwaniu S_u:

Własności wytrzymałościowe

Przy przeprowadzeniu doświadczenie nie zauważyliśmy wyraźnej granicy plastyczności więc w obliczeniach jej nie uwzględniłem.

Wydłużenie jednostkowe po zerwaniu

Przewężenie względne

Wyniki pomiarowe

Pomiar średnicy próbki przed poddaniem jej próbie rozciągania:

d₁=10,1mm

d₂=10mm

d₃=9,9mm

d_śr=

Po zerwaniu:

d_u=6,88mm

Odległość miedzy 11 kreskami oddalonymi od siebie co 5mm na próbce przed zerwaniem:

l₀=50mm

Odległość miedzy 11 kreskami oddalonymi od siebie co 5mm na próbce po zerwaniu:

l_u=56,54mm

podziałka siłomierza: F=20daN

pomiar długości: L=1mm

L [mm]	Obciążenie F [daN]	σ=F/S0 [N/mm^2]	=L/L0
0	0	0,00E+00	0,000
1	60	7,64E-01	0,020
2	160	2,04E+00	0,040
3	600	7,64E+00	0,060
4	1290	1,64E+01	0,080
5	2420	3,08E+01	0,100
6	3690	4,70E+01	0,120
	Fu=3500

Wnioski

Ćwiczenie ostało wykonane bez większych zakłóceń . W badanej próbce po zerwaniu widoczny jest złom kruchy, często nazywany jest on złomem rozdzielczym, powstaje wówczas, gdy wartość naprężeń będzie na tyle duża, że przekroczy wartość sił spójności cząstek materiału. Płaszczyzna złomu jest prostopadła do maksymalnego naprężenia normalnego. Płaszczyzna jest nierówna, szorstka i daje możliwość wyodrębnienia poszczególnych ziaren, Taki złom jest charakterystyczny dla materiałów kruchych.

Obliczenia przeze mnie wykonane mogą zawierać pewnego rzędu niedokładności pomiarowe. Sposób przeprowadzenia doświadczenia utrudnił określenie dokładnej granicy plastyczności więc zarówno w przeprowadzaniu obliczeń, jak i przy wykresie wartości te nie zostały uwzględnione.

Przeprowadzanie tego typu doświadczeń pozwala określić właściwości metali, tworzyw, które zostaną przez nas wykorzystane w konstruowaniu. Użycie do tego celu nowszych aparatur pomiarowych pozwala uzyskać jeszcze bardziej dokładne wyniki, które w lepszym stopniu oddają stan rzeczywisty badanego materiału.

---