Próba zmęczeniowa metali

1.Co nazywamy zmęczeniem materiału

Zmęczeniem materiału nazywa się zmiany występujące w materiale pod wpływem okresowo zmiennych naprężeń lub odkształceń, które mogą doprowadzić do zniszczenia materiału.

2. Od czego zależy odporność elementów maszyn na zmęczenie ( 4 własności )

-rodzaju i własności materiału

- kształtu elementu

- rodzaju obróbki powierzchniowej i gładkości powierzchni

- zakresu zmienności naprężeń w materiale

3. Wzór na naprężenia występujące w badanej próbie

-Wzór na cykl naprężeń: σ = σ_m + σ_a sinωt (gdzie ω - częstość kołowa zmian naprężenia, t – czas).

-Największa wartość naprężenia cyklu: σ_max = σ_m + σ_a

-Najmniejsza wartość naprężenia cyklu:σ_min = σ_m - σ_a (gdzie σ_m – naprężenie średnie cyklu, σ_a – amplituda naprężenia)σ_a = $\frac{\mathbf{}_{\mathbf{\max}}\mathbf{\ }\mathbf{-}\mathbf{\ }\mathbf{}_{\mathbf{\min}}}{\mathbf{2}}$ σ_m =$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{}_{\mathbf{\max}}\mathbf{+ \ }\mathbf{}_{\mathbf{\min}}}{\mathbf{2}}$

-współczynnik stałości obciążenia: χ = σ_m/σ_a

-Współczynnik asymetrii cyklu: R = σ_min/σ_max

4. Wykres Wóhlera- dla stali miękkiej i dla stopu aluminium

5. Co oznaczają wielkośći: Zgo, Zso, Zrc

Granice zmęczenia:

Zgo – przy wahadłowym zginaniu

Zso – przy wahadłowym skręcaniu

Zrc – przy wahadłowym rozciąganiu i ściskaniu

6.Uproszczony schemat zmęczeniówki giętno-obrotowej

------------------------------------------------------------------------------

Pomiar przy pomocy tensometrów oporowych

1.Wzór na prawo Hooka

Dla jednoosiowego stanu naprężenia: σ₁ = E ⋅ ε₁

Dla płaskiego stanu naprężenia:

σ₁ = $\frac{\mathbf{E}}{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{v}^{\mathbf{2}}}\mathbf{\ }$(ε₁ + vε₂), σ₂ = = $\frac{\mathbf{E}}{\mathbf{1}\mathbf{-}\mathbf{v}^{\mathbf{2}}}\mathbf{\ }$(ε₂ + vε₁)

gdzie σ – naprężenie (F/S, F – siła rozciągająca, S – pole przekroju), E - moduł Younga, ε₁ i ε₂ – (Δl/l, Δl – wydłużenie, l – długość początkowa) jednostkowe odkształcenia liniowe mierzone w głównych kierunkach stanu odkształcenia i naprężenia

2.Co wchodzi do zestawu pomiarowego

czujnik (tensometr) jako element przyjmujący na siebie odkształcenie, układy zasilające, układy wzmacniające i rejestrujące.

3.Typy czujników oporowych.

W zależności od technologii wykonania i zastosowanego materiału na elementy rezystancyjne wyróżniamy: tensometry wężykowe, kratowe, foliowe, półprzewodnikowe.

4.Co to jest k, gdzie występuje?

Stała wzorcowa tensometru K - jest to liczba przez którą należy pomnożyć różnicę wskazań tensometru, aby uzyskać odpowiadające jej przyrosty wydłużenia jednostkowego próbki. Równa się ona ilorazowi przyrostu długości pomiarowej  ΔL do różnicy wskazań przyrządu ΔT pomnożonemu przez odwrotność długościpomiarowej:   K= ΔL /ΔT * 1/L0 

5.Schemat mostka Wheatstonea

6.Jakie są metody służące do zmiany w mostku

Metoda wychyłowa – polega na bezpośrednim odczytaniu wskazań galwanometru po zaburzeniu równowagi i obliczeniu ΔR.

Metoda zerowa – polega na doprowadzeniu wskazówki galwanometru do położenia zerowego za pomocą regulacji potencjometrem oporu R₁ odpowiedniej gałęzi mostku. Odczytany na podziałce potencjometru przyrost oporu pozwala określić wartość zmiany oporu czujnika odpowiadającą mierzonemu odkształceniu.

7.Co charakteryzuje każdy czujnik oporowy

Każdy tensometr charakteryzuje się tzw. stałą tensometryczną, opisującą bezwymiarowo własności metrologiczne czujnika (zależne od materiału i technologii). Zawarte są w niej wymiary i własności materiału z którego wykonany jest czujnik

Wady czujników oporowych . Co należy zastosować by pozbyć się tych wad

- dość kłopotliwy i złożony charakter czynności związanych z naklejaniem tensometru na badany element,

- przydatność tylko do jednorazowego użycia, gdyż przy zdejmowaniu z miejsca pomiarowego prawie zawsze ulegają uszkodzeniu;

- wrażliwość na zmianę temperatury i wilgoć;

- potrzebę kilkukrotnego obciążenia wstępnego ze względu na występowanie histerezy w pierwszych pomiarach po naklejeniu

9.Jak były umiejscowione tensometry na badanym elemencie – na czym polegał pomiar ( cześć I)

Tensometr ten mocuje się na próbce za pomocą dwóch par ostrzy, z których dolna para osadzona jest przegubowo. Ostrza górne połączone są korpusem za pomocą łączników. Końcówki czujników umocowanych w korpusie opierają się na dźwigniach.
10. Co to są tzw. rozety – zespół co najmniej dwóch, a najczęściej trzech tensometrów. Swoje nazwy przyjmują od sposobu ułożenia w nich elementów składowych. Do najczęściej spotykanych należą rozety prostokątne oraz rozety typu „delta”.

Wyboczenie

1.Co nazywamy wyboczeniem

Ściskanie preta do sginania; pret obciążany zwiekszajaca się sila F, pozostanie prosty doputy sila ta nie przekroczy wartości krytycznej sily. Po przekroczeniu wartości krytycznej sila Ra powoduje ugiecie osi preta zwane wyboczeniem. Wyboczenie w wytrzymałości materiałów – zjawisko gwałtownego przejścia od jednej postaci deformacji - osiowego ściskania pręta do jakościowo innej postaci deformacji - zginania. Zjawisko to powoduje gwałtowną redystrybucję sił wewnętrznych, przez co jest niebezpieczne dla konstrukcji. Zjawisko wyboczenia jest szczególnym przypadkiem szerszej grupy zjawisk określanych jako utrata stateczności konstrukcji.

2.Kiedy pręt jest niestateczny

Równowaga niestateczna – ciało wychylone z położenia pierwotnego nie wraca do niego, ale przechodzi do innego.

Prostoliniową postać pręta ściskanego osiowo nazywa się niestateczną, gdy po niewielkim ugięciu – pręt nie wróci do postaci prostoliniowej.

3.Wzór na siłę krytyczna – jakieś Eulerowską

E – współczynnik sprężystości wzdłużnej, μ – współczynnik zależny od sposobu podparcia (mocowania pręta) na obu końcach, I_min – najmniejszy główny centralny moment bezwładności przekroju, l – długość pręta.

4.Jedne z podstawowych przypadków zamocowania końcówek prętów podczas badań

5.Schemat działania siły na badany obiekt podczas ćwiczen lab.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Moduł Younga

Przebieg ćwiczeń ( na czym, jak itd.)

1.Zamocować belki z przyklejonymi tensometrami.

2.Dokonać pomiaru wymiarów przekroju b i h oraz odległości l1 i z

3.Podłaczyć i zrównoważyć mostek tensometryczny odczytując wartości Mo

4.Obciążyć belkę siłą F i dokonać odczytu Mp

5.Obliczyć wartość modułu Younga E

2.Co to jest moduł Younga + ( wzór jednostki )
Moduł Younga – wielkość określająca sprężystość materiału ( współczynnik sprężystości podłużnej) E jest to stosunek przyrostu naprężeniado odpowiadającego mu przyrostu wydłużenia sprężystegoinaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł (współczynnik) sprężystości podłużnej

Jednostką modułu Younga jest paskal, czyli N/mm² lub MPa.

Moduł Younga jest hipotetycznym naprężeniem, które wystąpiłoby przy dwukrotnym wydłużeniu próbki materiału, przy założeniu, że jej przekrój nie ulegnie zmianie (założenie to spełnione jest dla hipotetycznego materiału o współczynniku Poissona υ = 0).
3.Co to jest umowna granica plastyczności Ro,2 ++ wzór jednostki
Umowna granica plastyczności R_0,2 jest to naprężenie nominalne wywołujące w próbce wydłużenie plastyczne ε­_pl=0,002=0,2%. Umowną granicę plastyczności wyznacza się prowadząc z punktu B₂, odpowiadającemu wydłużeniu 0,002 na osi wydłużeń linię równoległą do linii odciążenia AB i znajdując w ten sposób A₂ na wykresie. Naprężenie odpowiadające punktowi A₂ jest umowną granicą plastyczności R_0,2. gdzie: F0,2 siła, która wywołuje w próbce trwałe odkształcenie 0,2%. So –poczatkowe pole przekroju próbki.

4.Co to jest umowna granica proporcjonalności
Umowna granica proporcjonalności definiuje się jako naprężenie przy którym stosunek naprężenia do odpowiadającego mu odkształcenia (wydłużenia) względnego stanowi 2/3 współczynnika sprężystości podłużnej.

Umowną granicę proporcjonalności wyznacza się w sposób wykreślny. Na wykresie rozciągania rys.2 kreśli się linię poziomą AB przecinającą krzywą rozciągania w zakresie proporcjonalności sił obciążających do wydłużeń, odmierza odcinek BC=0,5AB dla wyznaczenia punktu C i łączy go z punktem O. Następnie kreśli się linię DE, styczną do krzywej rozciągania i równoległą do linii OC. Rzędna punktu styczności przedstawia wartość siły obciążającej F_pr, odpowiadającej umownej granicy proporcjonalności, którą oblicza się ze wzoru

5.Jakiego urządzenia użyto podczas ćwiczeń do pomiaru wydłużenia odkształcenia

Na zajęciach użyto tensometru MK3 z czujnikami zegarowymi. Jest to typowy przedstawiciel tensometrów mechanicznych, w których elementem mierzącym jest czujnik zegarowy.
Tensometr – czujnik, służący do pomiaru naprężenia. W praktyce pomiar tensometryczny polega na pomiarze odkształcenia i obliczeniu naprężenia w oparciu o przyjęty związek fizyczny (np. prawo Hooke'a).

Tensometry wykorzystuje się także pośrednio do pomiaru innych wielkości nieelektrycznych (np. siły, ciśnienia, przyspieszenia, masy).

6.Co to jest stała wzorcowa tensometru K

Stała wzorcowa tensometru K – jest to liczba przez którą należy pomnożyć różnicę wskazań tensometru, aby uzyskać odpowiadające jej przyrosty wydłużenia jednostkowego próbki. Równa się ona ilorazowi przyrostu długości pomiarowej ΔL do różnicy wskazań przyrządu ΔT pomnożonemu przez odwrotność długości pomiarowej: K= ΔL /ΔT * 1/L0

7.Na jakiej maszynie przeprowadzono całe ćw.
W naszym ćwiczeniu badania były prowadzone na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej ZD-5 z użyciem tensometru MK3 z czujnikami zegarowymi.