28.02.07r.

Ćwiczenie 4: Próba statyczna ścinania technologicznego

Damian Kucz

Wojciech Sadecki

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem wykonania próby ścinania technologicznego oraz wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie badanego materiału. Ścinanie próbki rozumie się jako cięcie materiału przez siły tnące, o przeciwnych zwrotach, leżące w jednej płaszczyźnie. W przekrojach ścinanych elementów konstrukcyjnych z reguły równocześnie występują naprężenia styczne od sił tnących i normalne od momentów zginających. Nie jest to, zatem czyste ścinanie, lecz tak zwane ścinanie technologiczne.

Działanie ostrzy podczas ścinania technologicznego.

Wytrzymałość na ścinanie R₁
wyraża się ze wzoru:

gdzie:

P₁ - największa siła podczas ścinania,

S - pole powierzchni ścinanej.

gdzie:

d - średnica sworznia,

g - grubość próbki.

Wzór ten opiera się na założeniu równomiernego rozkładu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach i pominięciu naprężeń normalnych. Wykorzystanie tego wzoru pozwoli wyznaczyć umowną wielkość naprężeń ścinających.

2. Maszyna wytrzymałościowa.

Do przeprowadzenia próby używa się maszyny wytrzymałościowej o napędzie hydraulicznym.

3. Przyrządy do ścinania technologicznego.

Przyrząd składa się z:

• korpusu

• wkręcanej tulei

• pręta dociskającego

• para: gniazdo - trzpień ścinający.

W korpusie osadzone jest gniazdo o średnicy odpowiadającej średnicy trzpienia ścinającego. Próbka umieszczana jest pomiędzy gniazdem i trzpieniem i przytrzymywana wkręcaną w korpus tuleją. W osi tulei jest pręt, który przenosi siłę obciążającą z prasy w trzpień ścinający.

4. Plan ćwiczenia.

Ćwiczenie polega na cylindrycznym ścięciu próbek na maszynie wytrzymałościowej i wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie technologiczne.

Schemat ścinania cylindrycznego.

5. Tok przeprowadzenia ćwiczenia.

• Mierzymy grubość przygotowanych ośmiu próbek. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu …… mm.

• Mierzymy średnicę czterech sworzni ścinających. Pomiar wykonany został suwmiarką o dokładności odczytu …… mm.

• Każdym sworzniem ścinamy dwie próbki i odczytujemy maksymalne siły otrzymane przy ścinaniu.

6. Opracowanie wyników.

L.p.	Grubość próbki g [mm]	Średnica sworznia d [mm]	Powierzchnia ścinana S [mm^2]	Największa siła P [N]	Wytrzymałość na Ścinanie R1 [N/mm^2=MPa]
1.	6,0	16	301,593	6400	21,221
2.	6,1	16	306,619	6300	20,547
3.	6,1	21	402,438	7800	19,382
4.	6,1	21	402,438	7000	17,394
5.	6,2	26,1	508,373	9600	18,884
6.	6,1	26,1	500,173	9600	19,193
7.	6,0	31,3	589,991	12400	21,017
8.	6,1	31,3	599,824	13800	23,007

7. Wnioski.

Wytrzymałość, na ścinanie technologiczne, określona podanym wzorem zależy nie tylko od własności wytrzymałościowych materiału, z którego wykonana jest próbka, lecz również od kształtu i wielkości przekroju ścinanego, wymiarów przyrządu i dokładności przylegania próbki.

Sposób obciążenia próbki podczas próby ścinania wywołuje złożony stan naprężenia. Wzór, z którego obliczamy naprężenia ścinające opiera się na równomiernym rozkładaniu naprężeń tnących w ścinanych przekrojach i pominięciu naprężeń normalnych. Dla ścinania technologicznego założenie to jest dalekie od rzeczywistości.

Otrzymaną wytrzymałość należy traktować jako wielkość umowną, dając orientacyjną ocenę badanego materiału, a nie rzeczywistą jego wytrzymałość na ścinanie. Podczas wykonywania doświadczenia zbyt szybkie obciążenie próbki może spowodować jej nagłe ścięcie, co prowadzi do błędnego oszacowania jej wytrzymałości.

1

P

P

P

P

---