Wykonał: Paweł Adamiec 2001-03-19

Gr. Lab. 1

SZCZEGÓŁOWA PRÓBA ROZCIĄGANIA.

Część teoretyczna.

Podstawowym celem ćwiczenia jest wyznaczanie dwóch umownych wskaźników charakteryzujących badany materiał:

-umownej granicy sprężystości R_sp0,03

-umownej granicy plastyczności R_e0,3

Celem dodatkowym jest wyznaczenie modułu Younga-E

Szczegółowa próba rozciągania jest kontynuacją statycznej próby rozciągania. Wyznaczeniu podlega przebieg zależności σ =σ(ε) w zakresie obciążeń wywołujących naprężenia od zera do niewiele przekraczających granicę plastyczności badanego materiału. W ćwiczeniu jest realizowana próba rozciągania stali miękkiej.

Umowna granica sprężystości, R_sp0,03, nazywamy takie naprężenia, które przenosi próbka badanego materiału doznając względnego wydłużenia plastycznego równego 0,03%

R_sp0,03=σ(ε_pl=0,03%)

Umowna granica plastyczności R_e0,3, nazywamy takie naprężenia, które przenosi próbka badanego materiału doznając względnego wydłużenia plastycznego równego 0,3%

R_e0,3=σ(ε_pl=0,3%)

DZIAŁANIE TENSOMETRU MECHANICZNO -OPTYCZNEGO

TYPU MARTENSA

1. Pryzmat stały lo-baza pomiarowa

2. Pryzmat ruchomy h-przekątna pryzmatu ruch.

3. Listwa L-odległość płaszczyzn (4) i(6)

4. Lusterko Δl-wydłużenie bazy

5. Luneta φ-kąt obrotu lusterka

6. Skal milimetrowa ΔH-zmiana położenia obserwowa-

7. Docisk nego punktu

8. Rolki ustawienia pryzmatu ruchomego

9. Statyw lunety

10. Próbka

Wyznaczenie umownych granic sprężystości R_sp0,03 i plastyczności R_e0,3 polega na sporządzeniu empirycznej zależności σ =σ(ε) i odczytaniu z wykresu wartości obu granic. W celu sporządzenia wykresu σ =σ(ε) należy dokonać serii pomiarów odkształceń całkowitych i plastycznych (trwałych) przy różnych obciążeniach próbki a wyniki nanieść, wybranej skali , na osie układu współrzędnych (σ,ε).

Zgodnie z przeznaczeniem do pomiaru wydłużenia wystarcza jeden tensometr jednak w ćwiczeniu zastosowaliśmy dwa tensometry w celu zmniejszenia błędów pochodzących od momentu gnącego. W pomiarach pomimo usilnych starań, nie można wykluczyć nieosiowości działania sił F rozciągających próbkę. Wystąpienie przesunięcia „e” między liniami działania sił powoduje powstanie w przekrojach poprzecznych momentu gnącego M_g=Fe, który jest przyczyną dodatkowych odkształceń skrajnych włókien próbki ε_g, mierzonych przez tensometr .Przy przyjętych założeniach o jednorodności badanego materiału, odkształcenia w przeciwległych w stosunku do osi próbki włóknach są równe co do modułu ale o przeciwnych znakach. Zastosowanie dwóch tensometrów umożliwia wyeliminowanie wpływu odkształceń pochodzących od momentu gnącego (na pomiar wydłużeń próbki) przez uśrednienie wskaźnika.

TABELA POMIAROWA

Lp.	F		σ MPa	Hl mm	Hp mm	Δε ‰	Hlo mm	Hpo mm	εpl ‰	Ei MPa
		kG									N
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10
0	300	2943	37,5	0	2	0	0	2	0
1	600	5886	74,9	10	12	0,2	0	2	0	187452,2
2	1000	9810	124,9	22	25,5	0,4	0	2	0	196028,5
3	1500	14715	187,4	39	44,1	0,8	0	2	0	175517,1
4	2000	19620	249,9312,4	55,5	64,8	1,2	0	2	0	167967,9
5	2500	24525	312,4	76,4	81,5	1,6	0	2	0	166181,1
6	3000	29430	374,9	91	100	1,9	1	2	0,01
7	3500	34335	437,3	110	121	2,3
8	3800	37278	474,8	122	134	2,5
9	4000	39240	499,9	130	143	2,7	1	2,5	0,015
10	4300	42183	537,4	142,5	157	2,9
11	4500	44145	562,4	152	168	3,2	2	4	0,04
12	4600	45126	574,8	156	172	3,3
13	4700	46107	587,3	162	179	3,4
14	4800	47088	599,8	168	184	3,5	4,8	6	0,08
15	5000	49050	624,8	180	199	3,8	8	10	0,16
16	5100	50031	637,3	193	214	4,0
17	5150	50521,5	643,6	230	225	4,5	22	25	0,45
18	5200	51012	649,8	220	257	4,7
19	5230	51306,3	653,6	233	261	4,9	51	54	1,03
20	5240	51404,3	654,8	276	>300	5,7	91	96	1,85
k	=20								Eśr	178629,4

Wnioski:

Dokładność pomiaru jest bardzo duża rzędu 0,001 mm -z taką dokładnością mierzy zastosowany tensometr .Na błąd odczytu wpływ miało złe oświetlenie (trzeba było stosować wstawki z folii aluminiowej w celu oświetlenia skali) Chcąc uzyskać stosunkowo dokładne wyniki szukanych wskaźników ,należy w przewidywanym przedziale ,w którym mogą one wystąpić zwiększyć liczbę pomiarów a tym samym „zagęścić” liczbę punktów pomiarowych. Wyznaczając umowną granicę plastyczności, należy być bardzo ostrożnym ,zwłaszcza przy wyznaczaniu dolnej granicy przedziału w którym ona wystąpi . gdyż po przekroczenie granicy plastyczności jak wiadomo następuje szybki wzrost wydłużenia próbki przy prawie stałej sile i wzrasta nieliniowo niedokładność tensometru .Dlatego chcąc uniknąć większych błędów należy w odpowiednim czasie dokonać odczytów ze skali.

Wyznaczona umowna granica plastyczności może być obarczona dosyć sporym błędem, gdyż jest ona wyznaczana z części wykresu wykreślonego nie na podstawie punktów pomiarowych lecz jego przedłużenia. Dlatego trudno jest mi ustalić jaki rodzaj stali został użyty do badań. Moduł Younga który wyszedł z obliczeń około 1,7 10^5 Mpa, też jest obdażony błędem. Jeśli przyjąć pewne założenia np.: moduł Younga podwyższyć do około 2,1*10^5 Mpa ,a umowną granicę plastyczności przyjąć za mniejszą -około 300Mpa,to można by daną próbkę materiału zakwalifikować do grup stali konstrukcyjnych węglowych. .W głównej mierze błędy są spowodowane przez obsługującego tensometr i odczytującego.

---