UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY

im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy

Inżynieria biomedyczna

Mechanika i wytrzymałość materiałów

Ćwiczenie nr 1

Statyczna próba rozciągania zwykła

1. Cel ćwiczenia

Próba statyczna rozciągania dzięki posiadanym zaletom stała się podstawową i najbardziej rozpowszechnioną próbą w badaniach własności mechanicznych materiałów. Jest próbą łatwą do przeprowadzenia, daje możliwość obserwacji i rejestracji procesu rozciągania od początku obciążenia próbki aż do jej zniszczenia oraz możliwość wyznaczenia szeregu wskaźników charakteryzujących różnorodne własności materiału.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem przeprowadzenia próby statycznej rozciągania metali zgodnie z obowiązującymi normami:

- PN – 71/H-04310 – Próba statyczna rozciągania metali
- PN – 71/H-04314 – Próba statyczna rozciągania rur metalowych
- PN – 72/H-04316 – Próba statyczna rozciągania drutów

Używanymi do tego celu próbkami, przyrządami i maszynami wytrzymałościowymi oraz interpretacją i opracowaniem wyników prób.

W próbie zwykłej rozciągania wyznacza się:
Rm – wytrzymałość na rozciąganie
Re – wyraźną granicę plastyczności
Ru – naprężenie rozrywające
A – wydłużenie względne próbki po zerwaniu
Z – przewężenie względne w miejscu rozerwania próbki

2. Definicje wyznaczanych wskaźników:
*Granica plastyczności: jest to naprężenie, po osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet przy spadku obciążenia
[MPa]
F_e – obciążenie na granicy plastyczności
*Wytrzymałość na rozciąganie: jest to naprężenie odpowiadające największej sile obciążającej Fm,
uzyskanej w czasie prowadzenia próby rozciągania, odniesionej do pierwotnego przekroju poprzecznego próbki

[MPa]

*Naprężenie rozrywające: jest to naprężenie rzeczywiste, występujące w przekroju poprzecznym próbki w miejscu przewężenia bezpośrednio przed rozerwaniem, obliczone z ilorazu siły w chwili rozerwania Fu i najmniejszego przekroju próbki Su po rozerwaniu

[MPa]

*Wydłużenie względne: jest to stosunek przyrostu długości pomiarowej próbki mierzonego po zerwaniu w odniesieniu do pierwotnej długości pomiarowej próbki, wyrażony w %

*Przewężenie względne: jest to stosunek największego zmniejszenia powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania do pierwotnego przekroju poprzecznego próbki wyrażony w %

3. Protokół pomiarów

Szkice i dane próbki
Nr próbki
1
2
3
Nr próbki
1
2
3
Wyniki pomiarów
Nr próbki
1
2
3
Warunki wykonania próby
Zmywarka …2D10/90…. Zakres siłomierza ………40/100 kN………. Posuw roboczy p= ……………..…… mm/min
Uwagi dotyczące przełomu próby i inne
Wykres maszynowy prób na odwrocie
Data i podpis wykonującego ćwiczenie

4. Zestawienie wyników próby w postaci tablicy:

Nr próbki	Materiał	Własności mechaniczne
		Re
		MPa
1. Płaska	Stal miękka	294,7
2	stal

5. Wyniki

a) Własności wytrzymałościowe i plastyczne:

Na podstawie wykresu rozciągania stali można wywnioskować iż pokazuje on wyraźną granicę plastyczności, więc naszym materiałem jest stal miękka. Początkowo powstające odkształcenia są proporcjonalne /0-1/ i sprężyste /0-2/. Wykres przebiega w tej części stromo, gdyż odkształcenia sprężyste są niewielkie. W przedziale /3-4/ materiał zaczyna płynąć. Próbka wydłuża się plastycznie na całej długości, przy czym obciążenie F nie wzrasta a nawet maleje. Przy dalszym trwaniu próby płynięcie ustaje i następuje umocnienie materiału. Po osiągnięciu przez siłę wartości Fm /5/ na próbce zaczyna się tworzyć w najsłabszym miejscu lokalne przewężenie czyli szyjka. Krzywa rozciągania zaczyna opadać po czym następuje rozerwanie próbki.

Wskaźniki wytrzymałościowe:
Rh – granica proporcjonalności – jest naprężeniem granicznym stosowalności prawa Hooke’a.
Rspr – granica sprężystości – jest naprężeniem granicznym, poniżej którego odkształcenie jest sprężyste

b) Porównanie wyznaczonych wartości wskaźników z analogicznymi wielkościami wziętymi z norm i tablic (1):

Na podstawie norm można określić znak stali = StOS
Maksymalna zawartość węgla: 0,23%

c) Charakterystyka przełomów:

Ze względu na makroskopowy charakter pęknięcia rozróżnia się m.in. przełom rozdzielczy.
Przełom rozdzielczy powstaje w wyniku oderwania się jednej części od drugiej i jest zorientowany prostopadle do kierunku największego naprężenia rozciągającego lub największego wydłużenia.
Przełom rozdzielczy kruchy – bez poprzedzających odkształceń plastycznych lub z małymi odkształceniami.

d) Omówienie dokładności pomiarów, wnioski.

Wykonana próba była łatwa do przeprowadzenia, pozwalała na obserwację i rejestrację procesu rozciągania od początku obciążenia próbki aż do jej zniszczenia oraz dawała możliwość wyznaczenia szeregu wskaźników charakteryzujących różnorodne własności materiału.

Otrzymane wartości nie były pozbawione błędów wynikających z poślizgu na szczekach, dopasowywania się materiału do urządzenia i kilku innych parametrów. Ich wpływ jednak nie był na tyle wielki, aby wpłynąć znacząco na wynik pomiaru.

Porównanie wyznaczonych wartości wskaźników z analogicznymi wielkościami wziętymi z normy pozwoliło na wstępną klasyfikację badanej stali.