S P R A W O Z D A N I E nr 4

Temat: Rozciąganie i ściskanie materiałów

Kalicki Karol grupa T-2

Wroński Rafał nr ćwiczenia 1,4

zespół 6

1. Rozciąganie stali miękkiej

- przygotowujemy próbkę takiej stali cechując na niej podziałkę co 1. Dana próbka posiada

średnicę φ16 mm i długość l=10 podziałek

a)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

l_o

Na próbce odznaczamy długość l_o. W miejscu najprawdopodobniejszego zerwania próbki.

b)

1 2 3 4 6 7 8 9

l _z

l_o - długość bazy

l_z - długość bazy po zerwaniu

Dane uzyskane po wykonaniu ćwiczenia.

P_pl - siła na granicy plastyczności 55 kN

P_r - siła max 76 kN

A5 - wydłużenie bezwzględne 112,2 mm

z - przewężenie względne po zerwaniu

z= Ao-A2/Ao 100%

A_p= lz-lo/lo 100%

Obliczam średnicę

9,6

9,8

9,8+9,6 / 2 = 9,7

p=5 p=10

A₅ = l_z - l_o /l_o 100% = 112,2 mm

l_o = 5,65 A_o = 5,65 8,15 = 46 mm

A_o = Π r_o = Π 64 = 201 mm

A₂ = Π r2 = Π 9,7/2 = 66 mm

Z = 201 - 66 / 201 100% = 67 %

R_pl = P_pl/A_o = 55 kN / 201 mm = 0,273 kN / mm = 273 Mpa

R_r = P_r / A_o = 76 kN / 201 mm = 0,378 kN/mm = 378 Mpa

2. Ściskanie stali i betonu.

( nie ma jednoosiowego stanu naprężeń )

a) dla stali nisko węglowej

d

R_pl = P_pl / A_o =

h d = φ 20 mm

h = 1,5 d = 30 mm

d Siła na granicy plastyczności 101 kN Ppl

A₀ = Π 156,25 = 490,8

R_pl = 101 kN / 490,8 mm = 0,1834 [ kN/mm ] = 183 Mpa

b) Próba ściskania betonu

R_c = P_c / A₀

R_i = R_cφ15 = 0,90 R_cφ10 = 1,05 R_cφ20

Doświadczenie wykonujemy na tym samym urządzeniu (prasie) co z próbą ściskania stali

Typ próbki	ao	A0	max wymiar uziemienie próbek
	[cm]	[cm^2]	[mm]
A	20	400	80
B	15	225	40
C	10	100	20
d0/h0 = 15/30		177	40

Pomiar siły dał wartość Pc = 510 kN

Jest to maksymalna siła jaką przeniesie kostka

10 x 10 - wymiary próbki

A₀ = 100 [ cm] = 10000 [ mm ]

100 mm / 100 mm = 10000 mm

R_c = 510 kN / 100 cm = 510 kN / 10000 [ mm ] = 0,0510 [ kN ]=51,0 Mpa

R_i = 0,90 R_cφ10 = 0,0459 [ kN / mm ] = 45,9 Mpa

Próba ta pozwala nam zaobserwować różnice pomiędzy wytrzymałością różnych materiałów. Beton jako materiał mało wytrzymały na rozrywanie i o dużej udarności nie może być wykorzystywany w produkcji maszyn jest za to idealnym elementem tam gdzie potrzebujemy przeniesienia dużych nacisków np. budowa domów itp.

c) Ściskanie drewna

Próbę tą przeprowadzamy na innej prasie i siłę odczytujemy nie w kN lecz jako ciężar w kg..

Drewno jest materiałem, który posiada strukturę włóknistą stąd też jego wytrzymałość zmienia się w zależności od ustawienia siły niszczącej.

a) wzdłuż włókien inaczej równolegle do włókien

b) prostopadle do włókien

Parametry próbki:

b = 2 cm = 20 mm

h = 2 cm = 20 mm

A₀ = 20 x 20 = 400 mm

Wyniki pomiarów:

sosna dąb

równolegle 1830 kg 3080 kg

prostopadle 180 kg 510 kg

P Równolegle do włókien

P_c

Prostopadle do włókien

P= qm

10 [ m/s ] 1830 [ kg ] = 18300 N = 18,3 kN

18,3/400 = 0,04575 [kN/mm]

10 [ m/s ] 3080 kg = 30,80 kN

30,8/400 = 0,077 [kN/mm]

10 [ m/s ] 180 kg =1800 N = 1,8 kN

1,8/400 = 0,0045 {kN/mm]

10 [ m/s ] 501 kg = 5010 N = 5,01 kN

5,01/400 = 0,0125 [kN/mm]

1mm = 0,000001 m

sosna dąb

R_c R_c

równolegle 0,0457 45700 0,077 77000

prostopadle 0,0045 4500 0,0125 12500

kN/mm kN/m kN/mm kN/m

Ćwiczenie 4

1. Pomiar modułu Young'a dla stali przy rozciąganiu

δ = E ε

E = ΔPl₀/A₀Δl

gdzie Δp/A₀ = Δδ

Δl/l₀ = Δε

l₀ = bazy tensometru

Pomiaru dokonujemy według wskazań tensometrów umieszczonych po obu stronach próbki. Tensometry wykrywają najmniejsze nawet wachania w średnicy badanej próbki.

E dla stali 2-2,2 10 Mpa

E = 10 20 / 78,5 12 = 200/942 = 0,213 [kN/mmμm]

P [kN] Odczyt na tensometrze [mm]

2,00 3,5 2,5

12,00 15 14

ΔP=10 Δl₁ = 11,5 Δl₂ = 11,5

2 Pomiar modułu Young'a przy zginaniu (drewna)

i P_i odczyt f_i ΔP_i Δf_i E_i

[kG] [mm] [kg] [mm] [kG/cm²]

0 20 0,135 20 0,045 1,0736453

1 40 0,180 40 0,042 2,3006448

2 60 0,222 60 0,043 3,3707481

3 80 0,265 80 0,043 4,4943308

4 100 0,308 E_śr 2,8098422

Δfi = fi - fo

E₁ = 20 24/48 1,1203 0,042 = 276480/2,258248 = 1,0736453 kg/cm

E₂ = 552960/2,4192 = 2,3006448 kg/cm

E₃ = 829440/2,25792 = 3,3707481 kg/cm

E₄ = 1105920/2,1504 = 4,4943308 kg/cm

E_śr = 2,809842 kg/cm

ΣE_i = 11,239369

3. Pomiar G przy skręcaniu

Odczyty na kątomierzach

M A B

100 36,5° 268,75°

500 65,5° 287°

400 ΔA =29° ΔB = 19,75°

0,4555 rad 0,310232 rad

ΔAB = ΔM°lAB / Gjo

G = ΔM° lAB / ΔAB Jo

J₀ = 7,952 cm

G = 34628,8 Nm/rad cm

Δ AB = 0,4555 - 0,310232 = 0,14526 [ rad ]

4. Udarność

(jest miarą kruchości)

k_c = k / S₀

S₀ = 0,8 cm

Udarność jest to stosunek energii zużytej na zniszczenie próbki do przekroju w miejscu złamania.

k = G(H-h) [J]

k = 64 J

k_c = 64 / 0,8 [ J/cm ] = 80 [J/cm]

---