28.02.07r.
Ćwiczenie 4: Próba statyczna ścinania technologicznego
Damian Kucz
Wojciech Sadecki
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.
Maszyna wytrzymałościowa.
Do przeprowadzenia próby używa się maszyny wytrzymałościowej o napędzie hydraulicznym.
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.
Plan ćwiczenia.
Ćwiczenie polega na cylindrycznym ścięciu próbek na maszynie wytrzymałościowej i wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie technologiczne.
Schemat ścinania cylindrycznego.
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.
Opracowanie wyników.
L.p. |
Grubość próbki g [mm] |
Średnica sworznia d [mm] |
Powierzchnia ścinana S [mm2] |
Największa siła P [N] |
Wytrzymałość na Ścinanie R1 [N/mm2=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 |
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