WYDZIAŁ GiG	Temat: Próba statyczna zginania.	Data wykonania: 17.11.2011 r.	Grupa: II
Budownictwo II rok	Gębusia Łukasz Gzyl Mikołaj	Ocena:	Zespół: IV

Temat ćwiczenia:

Próba statyczna zginania.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie ze sposobem przeprowadzenia próby statycznej zginania oraz ocena charakteru wykresu zginania, wyznaczenie sprężystości podłużnej (E) badanego materiału.

Próba zginania należy do często stosowanych prób wytrzymałościowych. Nadaje się w szczególności do określenia własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych kruchych, których własności próba rozciągania w pełni nie odzwierciedliła. Próba zginania polega na zmianie pierwotnej krzywizny osi podłużnej belki pod wpływem układu sił prostopadłych do tej osi, działających w płaszczyźnie przechodzącej przez oś belki. Jeżeli płaszczyzna obciążenia przechodzi także przez jedną z głównych centralnych osi bezwładności przekroju poprzecznego - mówimy o zginaniu prostym, jeżeli nie przechodzi - to o zginaniu ukośnym.

Na przekrój poprzeczny belki zginanej działa moment zginający (M_g) i siła poprzeczna (T). Moment zginający jest równoważony w przekroju przez układ naprężeń normalnych, natomiast siłę poprzeczną równoważy wypadkowa naprężeń stycznych, działających w płaszczyźnie przekroju.

Próbę zginania przeprowadzić można według dwóch następujących schematów obciążenia:

1. Obciążenie siłą (P) w środku belki i siłami () od podpór na jej końcach.

W tym przypadku największy moment zginający wynosi:

Największe naprężenie normalne od tego momentu:

Ugięcie belki w miejscu przyłożenia siły (P):

Wytrzymałość na zginanie:

gdzie:

P_kr – największa siła krytyczna niszcząca próbkę

J_y – moment bezwładności przekroju

W_g – wskaźnik wytrzymałości przekroju przy zginaniu

l₀ – jak na schemacie

1. Obciążenie symetryczne, dwiema siłami () pomiędzy podporami.

Największy moment zginający dla tego przypadku wynosi:

Największe naprężenie normalne od tego momentu:

gdzie:

W_g - wskaźnik wytrzymałości przekroju przy zginaniu

Ugięcie belki w miejscu przyłożenia sił (P):

Wytrzymałość na zginanie:

1. Wyżej przedstawione wzory wyprowadza się przy pewnych założeniach:

a) materiał zachowuje się zgodnie z prawem Hooke'a;

b) oś obojętna przechodzi przez środek ciężkości przekroju, tj. materiał zachowuje się symetrycznie przy rozciąganiu i ściskaniu;

c) przy wyprowadzaniu równania różniczkowego linii ugięcia belki zakłada się tylko czyste zginanie.

1. Maszyna wytrzymałościowa.

Próba statyczna rozciągania wykonana została na maszynie wytrzymałościowej o napędzie mechanicznym. Siła zginająca odczytana została z wskaźnika zegarowego, strzałka ugięcia z przymiaru liniowego, zaś urządzenie samopiszące wykonało wykres zginania beleczek.

1. Tok przeprowadzenia ćwiczenia.

• Zamontowanie na maszynie wytrzymałościowej podpór realizujących wybrany schemat obciążenia.

• Pomiar wymiarów próbki i umieszczenie jej w maszynie wytrzymałościowej.

• Ustalenie znacznika na listwie pomiarowej.

• Obciążanie próbki na napędzie ręcznym, aż do zniszczenia.

• Odczytanie siły niszczącej, położenie znacznika względem listwy.

1. Opracowanie wyników.

L.p.	Wymiary przekroju	Wymiary belek	Ugięcie [mm]	Pkr [N]	Rg [MPa]	E [GPa]
	szerokość [mm]	wysokość [mm]	l0 [mm]	l1 [mm]	l2 = (l0 – l1)/2 [mm]
1	53	18	250			7
2	54,5	18	250	100	75	6
Typ materiału: sklejka	Wartości średnie:	59,24	5,312

1. Wnioski.

Otrzymane wytrzymałości na zginanie to 79,93MPa dla pierwszego wariantu ćwiczenia i 38,55MPa, dla drugiego wariantu. Otrzymane rozbieżności w wynikach mogą być spowodowane nieprawidłowościami w wykonaniu próbki sklejki. Średnia wartość maksymalnego naprężenia dla dwóch próbek, to 59,24MPa. Nie jesteśmy w stanie odnieść otrzymanych wyników do wartości tablicowych, ale możemy przypuszczać że było to sklejka klasy wytrzymałościowej F20.

Otrzymane moduły Younga wynosiły 6,608GPa w pierwszej metodzie i 4,016GPa w drugiej metodzie. Rozbieżności w wynikach mogą wynikać, tak jak w wytrzymałościach, z nieprawidłowości w wykonaniu belek, jak i z samych właściwości materiału kompozytowego jakim jest nieregularność. Jako średnią wartość modułu sprężystości otrzymaliśmy 5,312GPa. Znów jednak nie możemy odnieść wyników do wartości tablicowych, a sklejkę możemy zaklasyfikować według naszych pomiarów do klasy sprężystości E30.

W wyniku doświadczenia przeprowadzonego na dwóch próbkach obciążonych odpowiednim schematem obciążenia otrzymałem dwa wykresy zginania. Obydwa wykresy są zbliżone do linii prostej, co pozwala stwierdzić, że badane próbki wykonane ze sklejki odkształcają się plastycznie w całym zakresie obciążenia aż do momentu całkowitego zniszczenia – złamania.

W wykresie drugiej próbki można zauważyć oscylację ugięcia w początkowym przedziale wykresu. Prawdopodobnie jest to związanie z niedokładnym przyleganiem próbki do elementów urządzenia.