Ustroń 02.06.2008

Laboratorium z Wytrzymałości Materiałów

Próba statyczna ściskania metali.

Wykonanie:

Pikus Paulina

Górka Karolina

Machej Magdalena

Jóźwiak Paweł

Nowak Dariusz

Klusek Łukasz

Statyczna próba ściskania podobnie jak statyczna rozciągania dzieli się na próbę zwykłą i 

ścisłą. Zadaniem statycznej próby zwykłej ściskania jest wyznaczenie:

- wyraźnej granicy plastyczności,

- wytrzymałości na ściskanie,

- skrócenia względnego,

- wykresu ściskania.

Należy pamiętać, że wyraźną granicę plastyczności określa się dla tych materiałów 

plastycznych, które ją posiadają, a wytrzymałość na ściskanie dla materiałów kruchych tzn. 

dla tych, które podczas próby ulegają zniszczeniu ( rozkruszeniu ). Zadaniem statycznej 

próby ścisłej ściskania jest wyznaczenie :

- modułu sprężystości podłużnej przy ściskaniu Ec,

- umownej granicy sprężystości Rc 0,01,

- umownej granicy plastyczności Rc 0,2.

Oczywiste jest, że umowną granicę plastyczności wyznacza się dla materiałów sprężysto - 

plastycznych, które nie wykazują wyraźnej granicy plastyczności.

Do próby ściskania stosuje się przeważnie próbki o przekroju okrągłym. Tylko próbki z 

drewna wykonywane są w kształcie kostek o wymiarach 20 x 20 x 30 mm. Średnica próbki 

do zależy od wymiarów i kształtu materiału, z którego pobrane są odcinki próbne, oraz od 

największej siły ściskającej maszyny. Dla metali sprężysto - plastycznych zaleca się 

stosować średnicę próbek 10, 20 lub 30 mm, dla żeliwa szarego 10, 12, 14, 16, 18, 20 mm, 

a dla betonu 80, 160 lub 196 mm w zależności od rodzaju kruszywa wypełniającego beton. 

Wysokość próbki h zależy od rodzaju materiału, rodzaju próby i sposobu pomiaru 

odkształceń i wynosi:

h = X x do

gdzie:

X = 1 - dla próbek z betonu,

X = 1,5 - dla próbek z drewna i tworzyw metalowych przeznaczonych

do próby zwykłej,

X = 3 - dla próbek metalowych przeznaczonych do próby ścisłej w

przypadku nie wyznaczenia Ec,

X = 10 - dla próbek metalowych przeznaczonych do pełnej próby ścisłej.

Próbki, z wyjątkiem betonowych, które są formowane w specjalnych formach, powinny być 

obrobione mechanicznie. Powierzchnie czołowe powinny być do siebie równoległe i 

prostopadłe do osi próbki. Zaleca się szlifowanie powierzchni czołowych próbki.

Próbę ściskania przeprowadza się przy użyciu pras lub uniwersalnych maszyn 

wytrzymałościowych. Próbkę układa się między umieszczone w zrywarce płaskie, 

polerowane i twarde płyty naciskowe, z których jedna ( pożądana górna ) powinna mieć 

przegub kulisty. Przegub ten eliminuje punktowy styk między płytą a podstawą próbki i 

ułatwia ich bardziej równomierne przyleganie. Promień, którym zakreślona jest czasza 

przegubu, powinien mieć swój początek w środku powierzchni stykającej się z płaszczyzną 

czołową próbki ( rys. 1.1 ). Oś próbki powinna pokrywać się z osią obciążenia. Przy zwykle 

stosowanych próbkach nie ma możliwości osiowego prowadzenia próbki i aby zapewnić 

ściskanie osiowe, trzeba płyty dociskowe ustawić równolegle. Należy pamiętać również o 

ustawieniu płyty z przegubem kulistym, gdyż na skutek sił tarcia między kulistymi 

powierzchniami przegubu, niewykluczona jest możliwość zukosowania się płyt. Dokładność 

wskazań siłomierza maszyny powinna wynosić co najmniej 1 %. Do pomiaru skrócenia 

względnego Ac, wyznaczania umownej granicy plastyczności, a w przypadku gdy maszyna 

nie ma urządzenia samopiszącego, również do sporządzania wykresu ściskania 

wystarczająca jest dokładność pomiaru skrócenia próbki taka jak w czujnikach zegarowych, 

tzn. 0,01 mm. W tym celu umieszcza się dwa czujniki zegarowe między płytami dociskowymi 

symetrycznie po obu stronach próbki. Takie rozmieszczenie czujników pozwala, oprócz 

dokonywanego pomiaru skrócenia, kontrolować równoległość płyt dociskowych. Różnice 

we wskazaniach czujników sygnalizują o zukosowaniu się płyt, co może prowadzić do 

błędnego pomiaru. Przy wyznaczaniu umownej granicy sprężystości i współczynnika sprężystości podłużnej przy 

ściskaniu najczęściej mierzy się skrócenie za pomocą tensometru lusterkowego Martensa lub 

tensometrów oporowych. Dokładność wskazań tensometru w tym przypadku powinna być 

nie mniejsza od 0,0005 mm.

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wytrzymałości na ściskanie dla żeliwa i granicy plastyczności dla miedzi przy ściskaniu.

Maszyna użyta do badań: INSTRON Model 1115 .

Próbki użyte do badań:

• Próbka miedziana o średnicy d=10 mm i wysokości H=15 mm,

• Próbka żeliwna o średnicy d=8 mm i wysokości H=12 mm.

Przebieg ćwiczenia:

1. Umieszczenie miedzianej próbki na stoliku przedmiotowym.

Uruchomienie programu obsługującego i ustawienie parametrów próby:

- zakres pomiarowy 100 kN

- szybkość robocza 0,050 cm/min

- zakres trawersy

Oto wyniki:

Fm=97,57 kN

Wysokość próbki po ściśnięciu Hu=5 mm,

Z danych tych obliczamy wyraźną granicę plastyczności przy ściskaniu R_plc oraz skrócenie względne próbki.

R_plc=P_plc/A₀

P_plc=97,57 kN= 97570 N,

A₀= Π d₀²/4 [mm²]

A₀=78,5 [mm²]

R_plc=97570 N/78,5 [mm²]

R_plc=1242,93 N/mm²

α_c=(H₀-H_u)/H₀ *100 %

α_c=(10-5)/10 *100 %

α_c=0,5 %

Odpowiedź: Wyraźna granica plastyczności dla miedzianej próbki wynosi 1242,93 N/ mm², natomiast skrócenie względne wynosi 0,5 %.

2. Umieszczenie próbki żeliwnej na stoliku przedmiotowym.

Ustawienie parametrów próby:

- zakres pomiarowy 50 kN,

- szybkość robocza 0,05 cm/min,

- zakres trawersy .

Obliczamy wytrzymałość na ściskanie, siła max odczytana z wykresu wynosi 49,17 kN.

R_c=P_c/A₀

P_c=49,17 kN, P_c=49170 N

A₀= Π d₀²/4 [mm²] , d₀=8 mm

A₀= 50,24 [mm²]

R_c=49170/50,24

R_c=978,70 N/mm²

Odpowiedź: Wytrzymałość żeliwnej próbki na ściskanie wynosi R_c=978,70 N/mm².