POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Katedra Mechaniki Konstrukcji

WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Temat ćwiczenia:

Zwykła statyczna próba rozciągania metali

Kod:

Opracował:

Dr inż. Janusz Krentowski

Białystok, 2013

Własności mechaniczne materiałów konstrukcyjnych określamy w wyniku statycznych prób rozciągania i ściskania. Materiały wykazujące wyraźną granicę plastyczności badamy w tzw. próbach „zwykłych”. Materiały niewykazujące wyraźnej granicy plastyczności powinny być poddane badaniom w próbach tzw. „ścisłych”.

1. CEL ĆWICZENIA

Celem zwykłej statycznej próby rozciągania metali jest doświadczalne wyznaczenie następujących wielkości :

1. wyraźnej (fizycznej) granicy plastyczności - R_e ,

2. wytrzymałości na rozciąganie - R_m ,

3. naprężeń zrywających (rzeczywistych) - R_u ,

4. wydłużenia względnego - A_k ,

5. wydłużenia względnego równomiernego - A_r ,

6. przewężenia względnego - Z .

2. PODSTAWY TEORETYCZNE

(Wg PN-EN ISO 6892-1:2010- Metale -- Próba rozciągania -- Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej)

Granica plastyczności - R_e - jest to naprężenie, po osiągnięciu którego następuje wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu, lub nawet przy spadku, obciążenia, obliczone z ilorazu siły F_e i pola pierwotnego przekroju poprzecznego S_o próbki:

.

Wytrzymałość na rozciąganie - R_m - jest to naprężenie odpowiadające największej sile obciążającej F_m., uzyskanej w czasie przeprowadzania próby rozciągania, odniesionej do pola pierwotnego przekroju poprzecznego S_o :

.

Naprężenie zrywające - R_u - jest to rzeczywiste naprężenie występujące w przekroju poprzecznym próbki, w miejscu przewężenia bezpośrednio przed zerwaniem, obliczone z ilorazu siły w chwili zerwania F_u­ i najmniejszego pola przekroju próbki S_u po zerwaniu:

Wydłużenie względne - A_k - jest to przyrost długości pomiarowej próbki po jej zerwaniu L_u odniesiony do pierwotnej jej długości L_o, wyrażony w procentach:

.

Wydłużenie względne równomierne - A_r - jest to wydłużenie niezależne od długości pomiarowej i mierzone z wyłączeniem wpływu wydłużenia w pobliżu miejsca zerwania próbki, wyrażone w procentach w stosunku do pierwotnej długości. Dla próbki o przekroju kołowym, obliczamy je wzorem przybliżonym:

.

gdzie:

d_­o - pierwotna średnica próbki w części pomiarowej,

d_r - średnica próbki po zerwaniu, mierzona w połowie odległości między miejscem rozerwania i końcem długości pomiarowej na dłuższej z dwóch części próbki.

Przewężenie względne - Z - jest to zmniejszenie powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu jej zerwania, odniesione do pola S_o jej pierwotnego przekroju, wyrażone w procentach:

.

3. SCHEMAT I ZASADA DZIAŁANIA URZĄDZENIA POMIAROWEGO

Próby przeprowadza się na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej, przystosowanej do prób rozciągania, ściskania i zginania.

W Laboratorium KMK do badań wytrzymałościowych wykorzystywana jest maszyna produkcji niemieckiej, typu ZDM-10. W zależności od zastosowanego przełożenia badania można przeprowadzać w zakresie:

„A” - 0 - 20 kN,

„B” - 0 - 50 kN,

„C” - 0 - 100 kN.

Maszyna jest wyposażona w napęd mechaniczny. Mamy do dyspozycji dwa biegi (szybszy - techniczny i wolniejszy - pomiarowy), do maszyny podłączone są również urządzenia pomiarowe, dzięki którym możemy odczytywać wartości sił oraz otrzymać graficzny wykres rozciągania badanych próbek. Dzięki uniwersalnym (wymiennym) szczękom, maszynę można wykorzystać do przeprowadzania prób ściskania, rozciągania oraz zginania i tłoczenia.

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Wszystkie czynności związane z przebiegiem ćwiczenia należy wykonać według następującej kolejności:

1. zmierzyć średnicę części pomiarowej d_o ,

2. dobrać krotność próbki k (w naszym przypadku k = 5) i ustalić długość pomiarową L_o ,

3. ocechować próbkę, nanosząc rysikiem na długości pomiarowej kreski co 5mm,

4. wykonać próbę rozciągania próbki z wykresem rozciągania, odczytując na siłomierzu siły F_e, F_m , F_u ,

5. złożyć obie części próbki w miejscu złomu tak, aby tworząca próbki była linią prostą i dokonać pomiaru d_u , d_r , L_u ,

6. próbę powtórzyć trzykrotnie,

7. wyniki pomiarów umieścić w tabeli I,

8. przeprowadzić obliczenia wartości stanowiących cel ćwiczenia,

9. opracować wykres rozciągania w układzie F - Δl oraz σ - .

5. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Tabela I

6. WNIOSKI

Formułowane wnioski powinny stanowić podsumowanie wykonanego badania doświadczalnego w aspekcie najistotniejszych i najbardziej charakterystycznych cech badanego materiału.

1

---