Laboratorium wytrzymałości materiałów
Rok studiów: I Grupa: L3 Podgrupa: 2 Monika Skiba Irena Bocheńska Paulina Kowalska Magda Przydział
Data wykonania ćwiczenia: 2.12.2010

Charakterystyka sprężyn

1. Do badania użyliśmy siłomierza typu Hottinger Baldwin Messtechnik MVD 2510, maszyny do pomiaru ugięcia Hottinger Baldwin Messtechnik Scout 55 i czujnik ugięcia WA50 podłączony do mostka.

2. Tablice

Tablica 1

Doświadczalne wyznaczanie liniowe charakterystyki sprężyny 1

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	-10,662	2,666
2	5,40	50	50	46,969	0,758
3	10,52	100	100	101,612	-0,403
4	15,59	150	150	155,721	-1,430
5	20,55	200	200	208,657	-2,164
6	25,52	250	250	261,699	-2,925
7	30,00	300	300	309,511	-2,378
8	33,62	350	350	348,145	0,464
9	36,45	400

Tablica 2

Doświadczalne wyznaczanie liniowe charakterystyki sprężyny 2

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	-8,902	2,226
2	4,28	50	50	47,559	0,610
3	8,44	100	100	102,438	-0,610
4	12,45	150	150	155,338	-1,334
5	16,38	200	200	207,182	-1,796
6	20,16	250	250	257,048	-1,762
7	23,70	300	300	303,748	-0,937
8	26,99	350	350	347,149	0,713
9	30,12	400
10	33,08	450
11	35,93	500
12	38,25	550

Tablica 3

Doświadczalne wyznaczanie liniowej charakterystyki układu równoległego dwu sprężyn

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0	-6,578	1,644
2	2,63	50	50	51,097	-0,274
3	4,97	100	100	102,413	-0,603
4	7,28	150	150	153,070	-0,768
5	9,56	200	200	203,070	-0,768
6	11,78	250	250	251,754	-0,439
7	14,00	300	300	300,438	-0,109
8	16,19	350	350	348,464	0,384
9	18,37	400	400	396,271	0,932
10	20,49	450	450	442,762	1,810
11	22,59	500
12	24,63	550
13	26,59	600
14	28,51	650
15	30,35	700
16	32,02	750
17	33,61	800
18	35,10	850
19	36,53	900

1. Obliczenia sztywności obu sprężyn i ich układu równoległego

d- średnica drutu

D_w- średnica wewnętrzna drutu

C- sztywność [$\frac{N}{\text{mm}}\rbrack$

G - moduł sprężystości poprzecznej. Dla stali = 80 GPa = 80 000MPa

n- liczba zwojów

D = D_w + d

$$C = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}$$

1. Sprężyna 1

D_w= 27mm

d= 4mm

D= 27 + 4 = 31mm

n= 8

$$C_{1} = \frac{80000*4^{4}}{8*31^{3}*8} = 10,74$$

1. Sprężyna 2

D_w= 43 mm

d= 5mm

D= 43 + 5 = 48mm

n= 5

$$C_{2} = \frac{80000*5^{4}}{8*48^{3}*5} = 11,30$$

1. Układ równoległy sprężyn

C_równ = C₁ + C₂ = 10,74 +11,30 = 22,04

1. Porównywanie sztywności doświadczalnych z teoretycznymi

Tablica 4

Sprężyna	Sztywność [N/mm]	Błąd $\left( \frac{C_{d - C_{t}}}{C_{t}} \right)100\ \lbrack\%\rbrack$
	Doświadczalna Cd	Teoretyczna Ct
1	10,67	10,74
2	13,19	11,30
Układ równoległy	21,93	22,04

1. Wykresy charakterystyk

1. Wykres dla sprężyny 1

2. Sprężyna 2

3. Układ równoległy sprężyn

Próba udarowego zginania

1. Rysunek próbki przed złamaniem

Rysunek próbki po złamaniu

Próbka nie uległa złamaniu przy energii łamania KU2 = 211.9 J

1. Próba udarowego zginania sposobem Charpy’ego według PN-EN 10045-1:1994

Początkowa energia młota wahadłowego	Emax	J	300
Ramię młota	R	m	0,825
Masa młota	m	kg	18,75
Początkowy kąt wzniosu młota	α	°	160
Prędkość uderzenia	v	m/s	5,66
Oznaczenie próbki	−	−	-
Typ karbu	−	−	U-kształtny
Promień zaokrąglenia dna karbu	r	mm	1,0
Odległość płaszczyzny symetrii karbu od końca próbki	lk	mm	27,8
Długość próbki	l	mm	55,0
Wysokość próbki	h	mm	10,0
Wysokość poniżej karbu	h0	mm	8,0
Szerokość próbki	b	mm	10,0
Powierzchnia przekroju poprzecznego w miejscu karbu	S0	cm^2	0,8
Temperatura badania	T	°C	21,5
Kąt wzniosu młota po złamaniu próbki	β	°	64,5
Energia zużyta na złamanie próbki	KU2	J	211,9
Udarność	KCU2	J/cm^2	264,9
Typ przełomu	−	−	plastyczny
Uwagi	−	−	Nie uległa złamaniu

1. Wzory stosowane przy wypełnianiu tabeli

v – prędkość uderzenia [m/s]

g – przyspieszenie ziemskie[m/s²]

m – masa młota wahadłowego [kg]

R – ramię młota [m]

α – początkowy kąt wzniosu młota

S₀ - powierzchnia przekroju poprzecznego w miejscu karbu [cm²]

E_max – początkowa energia młota wahadłowego [J]

KU2 – energia zużyta do łamania próbki[J]

KCU2 – udarność [J/cm²]

E_max = mgR(1−cos∝) = 18, 75 * 10 * 0, 825(1−cos160) = 300

$$V = \sqrt{2gR(1 - cos \propto )} = \ \sqrt{2*10*0,825(1 - cos160)} = 5,66$$

KU2 = mgR(cosβ−cos∝) = 18, 75 * 10 * 0, 825(cos64,5−cos160) = 211, 9

$$KCU2 = \frac{KU2}{S_{0}} = \frac{211,9}{0,8} = 264,9$$