Kraków, 23.11.2013

AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Ćwiczenie 4:

„Próba statyczna ścinania technologicznego”

Imię Nazwisko	Wydział	Rok	Grupa	Zespół
Aleksander Mazurek Sebastian Mastalski	GiG	2	Ćw 4/2	6
Data	Ocena	Podpis

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem wykonania próby ścinania technologicznego oraz wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie badanego materiału. Ścinanie próbki rozumie się jako cięcie materiału przez siły tnące, o przeciwnych zwrotach, leżące w jednej płaszczyźnie. W przekrojach ścinanych elementów konstrukcyjnych z reguły równocześnie występują naprężenia styczne od sił tnących i normalne od momentów zginających. Nie jest to, zatem czyste ścinanie, lecz tak zwane ścinanie technologiczne.

Działanie ostrzy podczas ścinania technologicznego.

Wytrzymałość na ścinanie R_t wyraża się ze wzoru:

gdzie:

P – największa siła podczas ścinania,

S – pole powierzchni ścinanej.

Wzór ten opiera się na założeniu równomiernego rozkładu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach i pominięciu naprężeń normalnych. Wykorzystanie tego wzoru pozwoli wyznaczyć umowną wielkość naprężeń ścinających.

1. Maszyna wytrzymałościowa.

Do przeprowadzenia próby używa się maszyny wytrzymałościowej o napędzie hydraulicznym.

1. Przyrządy do ścinania technologicznego.

Przyrząd składa się z:

• korpusu

• wkręcanej tulei

• pręta dociskającego

• para: gniazdo – trzpień ścinający.

W korpusie osadzone jest gniazdo o średnicy odpowiadającej średnicy trzpienia ścinającego. Próbka umieszczana jest pomiędzy gniazdem i trzpieniem i przytrzymywana wkręcaną w korpus tuleją. W osi tulei jest pręt, który przenosi siłę obciążającą z prasy w trzpień ścinający.

1. Plan ćwiczenia.

Ćwiczenie polega na cylindrycznym ścięciu próbek na maszynie wytrzymałościowej i wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie technologiczne.

Schemat ścinania cylindrycznego.

1. Tok przeprowadzenia ćwiczenia.

• Mierzymy grubość przygotowanych ośmiu próbek. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu 0,1 mm.

• Mierzymy średnicę czterech sworzni ścinających. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu 0,1 mm.

• Każdym sworzniem ścinamy dwie próbki i odczytujemy maksymalne siły otrzymane przy ścinaniu.

1. Opracowanie wyników.

L.p.	Grubość próbki g [mm]	Średnica sworznia d [mm]	Powierzchnia ścinana S [mm^2]	Największa siła P [N]	Wytrzymałość na Ścinanie Rt [N/mm^2=MPa]
1.	8	15,8	397,097	10000	25,1927
2.	8	15,8	397,097	9900	24,9309
3.	8	20,9	525,274	12700	24,1778
4.	8	20,9	525,274	12200	23,2259
5.	8	26,1	655,964	15800	24,0866
6.	8	26,1	655,964	16700	25,4587
7.	8	31,3	786,654	21000	26,6953
8.	8	31,3	786,654	20000	25,4241

1. Wnioski.

Wytrzymałość na technologiczne ścinanie określona podanym wzorem wytrzymałościowym zależy nie tylko od własności wytrzymałościowych materiału próbki, lecz również od kształtu i wielkości przekroju ścinanego, wymiarów przyrządu i dokładności przylegania próbki.

Sposób obciążenia próbki podczas próby ścinania wywołuje złożony stan naprężenia. Wzór, z którego obliczamy naprężenia ścinające opiera się na równomiernym rozkładaniu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach i pominięciu naprężeń normalnych. Dla ścinania technologicznego założenie to jest dalekie od rzeczywistości.

Określoną wytrzymałość należy traktować jako wielkość umowną, dając orientacyjną ocenę badanego materiału a nie rzeczywistą jego wytrzymałość na ścinanie.

Aby wielkość otrzymanej wytrzymałości mogła być wielkością porównawczą, musi być wyznaczana w warunkach znormalizowanych według polskiej normy PN-68/H-04321.