Temat: Próba statyczna ścinania technologicznego

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym sposobem wykonania próby ścinania technologicznego oraz wyznaczenie doraźnej wytrzymałości na ścinanie badanego materiału.

Wprowadzenie

Ścinanie próbki rozumiane jest jako cięcie materiału dokonane przez siły tnące (rysunek 1), o przeciwnych zwrotach, leżące w jednej płaszczyźnie. Teoretycznie warunek ten spełniałyby dwa nieskończenie cienkie ostrza. W rzeczywistości wnikanie w materiał noży o pewnej grubości powoduje rozsunięcie sił, które tworzą parę i wywołują w próbce naprę­żenia zginające.

Rysunek 1

W przekrojach ścinanych elementów konstrukcyjnych z reguły występują równocześnie naprężenia styczne od sił tnących i normalne od momentów zginających. Nie jest to zatem ścinanie czyste, a tak zwane technologiczne. Sposób obciążenia próbki podczas próby ścinania również wywołuje złożony stan naprężenia.

Opis stanowiska badawczego

Do przeprowadzenia ćwiczenia potrzebne jest kilka próbek oraz maszyna wytrzymałościowa o napędzie mechanicznym, jak na rysunku poniżej, w której:

silnik S1 do szybkiego posuwu płyty oporowej 3 wraz z przekładnią, silnik S2 z przekładnią, dolna płyta oporowa, przyrząd do ścinania technologicznego, regulacja prędkości posuwu dolnej płyty oporowej, górna płyta oporowa, siłomierz, wahadło siłomierza, wskazówka siłomierza, pisak urządzenia samopiszącego, urządzenie samopiszące, bęben z nawiniętym papierem perforacyjnym, przełącznik (napęd mechaniczny- napęd ręczny), korba napędu ręcznego, listwa sterownicza, prowadniki płyt oporowych 3 i 6, ciężarek wahadła 8. mechanizm do zerowania wskazówki siłomierza 7.

korpusu, wkręcanej tulei, pręta dociskającego trzpienia ścinającego gniazda, próbki.

Przyrząd do ścinania technologicznego 4 składa się z:

Przebieg ćwiczenia:

Przed przystąpieniem do ćwiczenia musimy dobrać odpowiedni sworzeń. Trzeba również pamiętać, aby podczas wykonywania prób ścinania obciążenie zwiększać powoli, aby nie dopuścić do ścinania dynamicznego.

Do badania naszego ćwiczenia bierzemy:

Płytkę aluminiową Al o grubości g = 0,8 mm

Sworzeń o średnicy d = 16 mm

Mając te już dane możemy obliczyć

Pole powierzchni średniej: S = П ∙ d ∙ g

S = 3,14 ∙16 ∙ 0,8 = 40,192 mm² = 0,000040192 m²

Następnie mocujemy nasz przyrząd do ścinania z umocowaną w nim próbką w maszynie wytrzymałościowej, po ustawieniu maszyny zaczynamy badanie naszej próbki ze względem na ścinanie.

Otrzymaliśmy:

1 Największą siłę podczas próby ścinania P₁ = 832 ∙ 9,81 = 8161,92 N = 8,16192 kN

2 Największą siłę podczas próby ścinania P₂ = 868 ∙ 9,81 = 8515,08 N = 8,51508 kN

3 Największą siłę podczas próby ścinania P₃ = 844 ∙ 9,81 = 8279,64 N = 8,27964 kN

Mając już siły możemy obliczyć wytrzymałość na ścinanie ze wzoru:

1

203,07 MPa

2

211,86 MPa

3

206,002 MPa

Z tego wyliczamy średnią z tych trzech pomiarów:

R₁ + R₂ + R₃

R_śr = ─────────

3

203,07 + 211,86 + 206,002

R_śr = ───────────────── = 206,904 MPa

3

Tabela pomiarowa

Liczba prób	Grubość próbki	Średnica sworznia	Powierzchnia ścinania	Największa siła	Wytrzymałość na ścinanie
		[mm]	[mm]	[mm^2]	[N]	[MPa]
1.	0,8	16	40,192	8161,92	203,07
2.							8515,08	211,86
3.							8279,64	206,002

---