Nr Zespołu: 5

Nakonieczny Karol Hajto Dariusz

Rok: II

Wydział:

GiG

KGBiG

Temat ćwiczenia:

Nr: 3

Próba statyczna skręcania

Data wykonania: 26.04.07

Data oddania: 17.05.07

Ocena:

Cel ćwiczenia i opracowanie wyników

Celem tego ćwiczenia jest wyznaczenia następujących wartości dla naszych próbek:

- modułu sprężystości postaciowej (modułu Kirchhoffa)

- granicy proporcjonalności postaciowej

- granicy sprężystości

- granicy plastyczności

Badane przez nas próbki było o przekroju kołowym, zatem zależność kąta skręcania od momentu skręcającego wynosi:

Gdzie:

-długość skręcanego pręta

- moduł sprężystości postaciowej materiału z którego wykonana jest próbka ( u nas aluminium i mosiądz)

- biegunowy moment bezwładności, liczony ze wzoru(dla pełnej próbki):

dla próbki o przekroju rurowym:

Gdzie
to odpowiednie średnice próbek.

Wskaźnik wytrzymałości takich przekrojów ma postać:

Tabelka 1

	pręt 1 - mosiądz		pręt 2 aluminium
długość pomiarowa próbki	184,5		179,3
średnica przekroju próbki	24,8	21,5	25,2
promień ramienia pomiarowego	92,5		92,5
promień momentu skręcającego	150		150
moment bezwładności przekroju	16159		39591
wskaźnik wytrzymałości przekroju	1303		3142

Tabelka 2a

Lp
1	14	2100	1	0,000108	0,000007	221790	449182
2	18	2700	1	0,000108	0,000007	285159
3	20,5	3075	2	0,000216	0,000015	162382
4	26	3900	3	0,000324	0,000022	137299
5	20	3000	3	0,000324	0,000022	105615

Tabelka 2b

Lp
1	10	1500	1	0,000108	0,000008	62837	104205
2	22,5	3375	1	0,000108	0,000008	141384
3	34,5	5175	2	0,000216	0,000015	108394

Wartość w tabelce 2a i 2b liczone były ze wzorów:

Gdzie:

-ramię momentu

-kąt skręcenia

- odkształcenie względne

- promień próbki

Tabelka 3

		Próbka1	Próbka 2
		0,0112	0,0107
		0,0446	0,0427
		4100	6600
		-	-
		-	-
		3,15	2,1
		-	-
		-	-

Objaśnienie do tabelki 3

kąt odpowiadający odkształceniu postaciowemu

kąt odpowiadający odkształceniu postaciowemu

granica proporcjonalności równa

moment skręcający do wartości którego zależność
jest liniowa

umowna granica sprężystości teoretycznie równa

moment skręcający odpowiadający odkształceniu postaciowemu

umowna granica plastyczności

moment skręcający odpowiadający odkształceniu postaciowemu

Wnioski

Ćwiczenie wykonane przez nas na laboratoriach pozwoliło na przeprowadzenie próby statycznej skręcania dla dwóch próbek różniących się geometrią i materiałem, z którego zostały wykonane. Jedna próbka wykonana była z mosiądzu druga natomiast z aluminium. Dzięki przeprowadzonemu ćwiczeniu mogliśmy obserwować zachowanie próbek pod wpływem obciążeń skręcających i na ich podstawie wyliczyć odpowiednie wielkości jak również wykonać wykresy. Na tej podstawie obliczyliśmy również wartości modułu Kirchhoffa dla obu próbek i tak dla próbki z mosiądzu wartość średnia wynosi 449 [GPa], natomiast dla próbki wykonanej z aluminium wartość ta to 104 [GPa]. Podczas przeprowadzanego doświadczenia zaobserwowaliśmy powrót wskazówki czujnika do zera, co znaczy ze nie wystąpiły żadne odkształcenia trwałe, a próbka odzyskała pierwotną postać. Nasza ocena opiera się tylko na ogólnych obserwacjach tego zjawiska gdyż na próbce nie było żadnych linii równoległych wzdłuż osi próbki, co mogłoby dokładniej potwierdzić to spostrzeżenie.

Warto zauważyć, że na wszystkie otrzymane przez nas wartości wpływ mógł mieć fakt, że próbka była już wcześniej wykorzystywana do podobnych doświadczeń, co na pewno wpłynęło na jej właściwości.

Ze względu na to, że linie prowadzone równolegle w charakterystycznych punktach nie przecinają nam się z wykresem w jego obrębie, nie mogliśmy odczytać kilku znaczących wartości: momentów skręcających przy granicy sprężystości i plastyczności, a co z tego wynika nie obliczyliśmy również tych granic.

Uwagi:

Licząc moduł G w doświadczeniu należy zmieniać moment skręcający, na początku, powoli, poprzez dokładanie do ramienia małych ciężarów. Duże ciężary dokładamy na końcu przeprowadzanego doświadczenia. Dokładanie na początku dużych ciężarów spowoduje `skok' wartości na wykresie
od
.Należy pamiętać, że materiał badany jest sprężysto-plastyczny i dla początkowych momentów skręcających, próbka skręca się już przy małych dokładanych ciężarach. Nagły `skok wartości' na wykresie może być przyczyną błędnej interpretacji.

Z naszych spostrzeżeń wynika, że głównym czynnikiem wpływającym na podatność próbki na skręcanie, jest rodzaj materiału i jego geometria (kształt próbki- drążenia, długość, przekrój poprzeczny i inne).

Według nas doświadczenie zostało wykonane zgodnie z zaleceniami, pomimo tego, wykresy wykonane na podstawie doświadczenia nie są do końca wiarygodne zawierają jedynie przybliżone wartości oczekiwane dla danych próbek. Może to być spowodowane wieloma czynnikami. Błąd pomiarowy zawiera się w: odczycie pomiaru wychylenia z czujnika, pomiarze wszelkich odległości i wymiarów, w dokładnościach pomiarowych przyrządów.

---