1 LWM

Statyczna próba rozciągania

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Rysunek próbki.

2. Wzory stosowane w trakcie wypełniania protokółu.

3. Uzyskany wykres rozciągania.

4. Protokół statycznej próby rozciągania ze zmierzonymi i obliczonymi wielkościami.
   ( Powierzchnię przekroju zaokrąglić do 0,1mm² , naprężenia  do 1 MPa , wydłużenie  do 0,5%, przewężenie  do 0,1% .)

Protokół statycznej próby rozciągania wg PN-EN ISO 6892-1:2010

Data :

Imię i nazwisko wykonującego próbę :

Wydział :

Grupa :

Typ maszyny wytrzymałościowej :

Temperatura otoczenia :

Oznaczenie próbki		
Gatunek materiału		
Średnice zmierzone	d11	mm
	d12	mm
	d21	mm
	d22	mm
	d31	mm
	d32	mm
Średnica próbki na długości roboczej	d	mm
Maksymalna różnica zmierzonych średnic	dmax-dmin	mm
Długość części roboczej	Lc	mm
Początkowa długość pomiarowa	L0	mm
Siła odpowiadająca górnej granicy plastyczności	FeH	N
Największa siła	Fm	N
Średnice w przekroju o najmniejszej powierzchni	du1	mm
po rozerwaniu	du2	mm
Pomiar wydłużenia wg Zał. G	-		
Liczba działek na długości L0	N	
Liczba działek między punktami X i Y	n	
Długość odcinka XY	XY	mm
Długość odcinka YZ	YZ	mm
Długość odcinka YZ'	YZ'	mm
Długość odcinka YZ”	YZ”	mm
Końcowa długość pomiarowa po rozerwaniu	Lu	mm
Początkowe pole przekroju poprzecznego	S0	mm^2
Najmniejsze pole przekroju po rozerwaniu	Su	mm^2
Górna granica plastyczności	ReH	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	Rm	MPa
Wydłużenie procentowe po rozerwaniu	A	%
Przewężenie procentowe przekroju	Z	%

podpis prowadzącego podpis wykonującego

2 LWM

Statyczna próba skręcania

Wyniki statycznej próby skręcania

Lp.

d

L

Me

Ms max

Mz max

αmax

W0

Re,s

Rm,s

γmax

wg (1)

wg (2)

wg (3)

mm

mm

Nm

Nm

Nm

rad

mm^3

MPa

MPa

MPa

MPa

rad

1

W obliczeniach zastosować wzory:

, (1)

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

. (6)

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Dane o skręcarce (typ, zakresy pomiarowe, zakres wykorzystany)

2. Warunki próby (temperatura, prędkość skręcania).

3. Rysunek próbki.

4. Wykres skręcania.

5. Wszystkie stosowane wzory i nazwy wszystkich wielkości.

6. Tablicę z wynikami statycznej próby skręcania.

3 LWM

Pomiar twardości sposobem Brinella

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Omówienie sposobu doboru średnicy kulki i obciążenia.

2. Wzór wiążący twardość Brinella ze średnicą kulki.

3. Protokół pomiarów twardości sposobem Brinella.

Protokół pomiaru twardości sposobem Brinella wg PN-EN ISO 6506-1:2002

Typ twardościomierza :

Temperatura otoczenia [°C] :

Średnica kulki [mm] :

Siła obciążająca [ N ] :

Czas działania obciążenia [ s ] :

Pomiar			1	2
Średnica 1	d1	mm
Średnica 2	d2	mm
Średnica odcisku	d	mm
Twardość Brinella	HBW. . . . . . .
Śrdednia twardość Brinella	HBW. . . . . . .

4 LWM

Pomiar twardości sposobem Vickersa

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Opis badanej próbki.

2. Protokół pomiaru twardości sposobem Vickersa.

Protokół pomiaru twardości sposobem Vickersa wg PN-EN ISO 6507-1:1999

Typ twardościomierza :

Temperatura otoczenia [ °C] :

Siła obciążająca [ N ] :

Czas działania obciążenia [ s ] :

Pomiar			1	2
Przekątna 1	d1	mm
Przekątna 2	d2	mm
Średnia przekątna odcisku	d	mm
Twardość Vickersa	HV. . . . .
Średnia twardość Vickersa	HV. . . . .

5 LWM

Pomiar twardości sposobem Poldi

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Opis badanej próbki.

2. Protokół pomiaru twardości sposobem Poldi.

Protokół pomiaru twardości sposobem Poldi

Typ twardościomierza :

Twardość pręta wzorcowego [ HB ] :

Temperatura otoczenia [ °C] :

Pomiar			1	2
Średnica 1 na próbce	d1	mm
Średnica 2 na próbce	d2	mm
Średnia średnica odcisku na próbce	d	mm
Średnica 1 na pręcie wzorcowym	dw1	mm
Średnica 2 na pręcie wzorcowym	dw2	mm
Średnia średnica odcisku na pręcie	dw	mm
Współczynnik	k	
Twardość	HB
Średnia twardość	HB

6 LWM

Pomiar twardości sposobem Rockwella

Sprawozdanie z ćwiczenia stanowi podpisany wydruk komputerowy.

7 LWM

Pomiar mikrotwardości sposobem Vickersa

Sprawozdanie z ćwiczenia stanowi podpisany wydruk komputerowy.

8 LWM

Zmęczenie materiałów Próba Locatiego

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Opis urządzenia.

2. Rysunek próbki.

3. Charakterystykę obciążenia i stanu naprężenia w próbce.

4. Opracowanie próby Locati w tablicy:

Kumulacja uszkodzeń podczas próby Locati'ego

		Bazowy wykres Wöhlera o trwałej wytrzymałości zmęczeniowej Zgo [ MPa]
σi	ni	100		120		140
MPa
		- - -		- - -		- - 

n_i  liczba przepracowanych cykli przy naprężeniu σ_i,

N_i  trwałość zmęczeniowa przy naprężeniu σ_i dla danej krzywej Wöhlera.

5. Wykres interpolacyjny
   
   = f(Z_go).

6. Odczytaną z wykresu interpolacyjnego trwałą wytrzymałość zmęczeniową badanej próbki, przy której
   = 1.

9 LWM

Metoda elementów skończonych Współczynnik kształtu płaskownika z karbem

Tablica 1

Maksymalne naprężenia osiowe ၳ_{x max} w modelu przy obciążeniu osiowym

skrajnych pionowych krawędzi równomiernym naprężeniem

wywołującym w płaszczyźnie symetrii modelu naprężenia nominalne ၳ_nom = 100 MPa

L.p.

Parametry geometryczne

Parametry modelu MES

ၳx max

R

B

A

L

ER

EC

H

ND

EL

obliczone

z literatury

mm

mm

mm

mm

mm

mm

-

-

-

MPa

MPa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

gdzie: ER - średni rozmiar elementów skończonych,

EC - średni rozmiar elementów skończonych w pobliżu wybranych krawędzi,

H = 0 - elementy 4-węzłowe,

H = 1  elementy 8-węzłowe,

ND - liczba węzłów w modelu,

EL - liczba elementów w modelu.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Nazwę programu MES.

2. Rysunek modelu.

3. Tablicę 1.

4. Wykres współczynników kształtu ၡ_k = ၳ_{x max} / ၳ_nom na podstawie obliczeń MES i z literatury
   w funkcji analizowanego parametru.

10 LWM

Statyczne pomiary tensometryczne Pomiar naprężeń w zginanym dwuteowniku

Maksymalne ugięcie u_D , naprężenia normalne σ_A i styczne τ_C przy sile F = 15 kN

Lp.	x		Zmierzone						Teoretyczne
						uD		σA		τC		uD		σA		τC
	mm		mm		MPa		MPa		mm		MPa		MPa
1	250								- - -
2	200								- - -
3	150								- - -
4	100								- - -
Średnia					- - -						- - -

Dla układu półmostkowego odkształcenia względne w miejscu naklejenia tensometru czynnego wynoszą:


,

gdzie k = 2,1 - czułość tensometrów.

W zakresie sprężystym naprężenia normalne


.

W punkcie C panuje stan czystego ścinania, w którym odkształcenia główne ε₁ =  ε₂ występują w kierunkach pod kątem ± 45° do osi belki. Maksymalny kąt odkształcenia postaciowego γ = ε₁  ε₂ , więc dla stanu czystego ścinania γ = 2ε₁ a maksymalne naprężenia styczne występujące w punkcie C


.

Ugięcie w środku belki ( L = 2a ) liczymy ze wzoru zawierającego poprawkę uwzględniającą wpływ odkształceń postaciowych na ugięcie:


,

gdzie A_s = pole środnika.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Szkic belki z usytuowaniem tensometrów.

2. Opis aparatury pomiarowej.

3. Tablicę z wynikami pomiarów.

4. Obliczenia wielkości teoretycznych u_D , σ_A , τ_C dla F = 15 kN i x = a.

5. Wykres zależności teoretycznej σ_A = σ(x) i τ_C = τ(x) dla 0 < x < a i F = 15 kN z zaznaczonymi
wynikami pomiarów.

11 LWM

Statyczne pomiary tensometryczne Pomiar naprężeń w zbiorniku cienkościennym




1. Zapoznać się z budową zbiornika, rozmieszczeniem punktów pomiarowych, typem zastosowanych tensometrów i ich orientacją.

2. Zapoznać się z aparaturą pomiarową.

3. Uruchomić program Catman Professional.

4. Zapoznać się zawartością modułów I/O definitions CW2. IOD i Device setups.

5. Wejść do modułu Online documents Cw2a, przejść do segmentu rejestracja
   .

6. Otworzyć zawór wylotowy na zbiorniku.

7. Wyzerować kanały pomiarowe
   , odczekać aż zakończy się inicjalizacja wszystkich kanałów, zamknąć zawór wylotowy.

8. Uruchomić rejestrację
   , przesunąć poza ekran małe okno Data logger.

9. Otworzyć zawór wlotowy, uruchomić sprężarkę.

10. Obserwować zależności odkształceń od ciśnienia. W razie jakichkolwiek nieliniowość przerwać obciążanie.

11. Wyłączyć sprężarkę przy ciśnieniu z przedziału 3 do 5 bar (0,3 do 0,5 MPa), zamknąć zawór wlotowy.

12. Otworzyć zawór wylotowy. Obserwować zależności odkształceń od ciśnienia przy odciążaniu.

13. Zatrzymać rejestrację
    .

14. Odczytać z Datebase editor
    maksymalne zarejestrowane ciśnienie, maksymalne co do bezwzględnej wartości odkształcenia ε, naprężenia główne σ_i i zredukowane σ_red na poszczególnych kanałach.

15. Przejść
    na kolejne strony modułu Online documents - porównać zmierzony stan naprężeń z obliczonym metodą elementów skończonych.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Podstawowe informacje o przedmiocie badań i zastosowanej aparaturze.

2. Rozmieszczenie punktów pomiarowych.

3. Tablicę z opracowanymi wynikami pomiarów.

4. Wnioski

Wyniki pomiarów

Punkt pomiarowy	Zmierzone przy p = …….. MPa			Dla p = 0,5 MPa
		ε	σ1,2	σred	doświadczalne σred	MES σred	błąd względny
		μm/m	MPa	MPa	MPa	MPa	%
1.1					11,2
1.2
2.1										57,4
2.2
3.1										23,2
3.2
4.1										20,3
4.2
5.1										30,5
5.2
6.1										27,9
6.2
7.1										44,5
7.2
8.1										27,2
8.2
9.1										50,1
9.2
10.1										42,3
10.1
11.1										20,3
11.2
11.3		-
12.1					23,9

Uwaga:

Przy obliczeniach dla punktu 12 założono, że stan naprężeń w tym punkcie jest identyczny jak w idealnych zbiornikach walcowych z możliwością swobodnego wydłużania:

naprężenia obwodowe


,

naprężenia osiowe


,

gdzie: p - ciśnienie,

R = 139 mm - promień walca,

g = 2,4 mm - grubość płaszcza.


- naprężenia główne.

Naprężenia zredukowane wg hipotezy Hubera dla dwuosiowego stanu naprężeń liczymy ze wzoru



.




12 LWM

Dynamiczne pomiary tensometryczne Współczynnik nadwyżek dynamicznych

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Szkic belki z usytuowaniem czujników tensometrycznych.

2. Opis stosowanej aparatury.

3. Tablice z wynikami pomiarów i obliczeń.

4. Pełne obliczenia dla obciążnika 0,25 kg działającego statycznie i spadającego z wysokości 0,4 m.

5. Wykres naprężeń dynamicznych w funkcji prędkości obciążnika w chwili uderzenia σ_d = f(v).

W trakcie opracowywania wyników posłużyć się między innymi wzorami:


%O


,


, gdzie :
,


,


,

m_b = a b l γ,

g = 9,81 m/s² ,


,


, gdzie: β₁ = 0,1617, β₂ = 1,02 ,

• = 7850 kg/m³ ,

σ_d = σ K_d ,


.

Statyczne pomiary tensometryczne

Lp.

Układ pomiarowy

Czułość układu K

Masa obciążnika m

Odkształcenie εs

Naprężenie

doświadczlne σsd

teoretyczne σst







kg

m/m

%O

MPa

MPa

1

2

3

4

Dynamiczne obciążenia bijakiem o masie 0,25 kg

Odkształcenie statyczne	s	μm/m
Wysokość spadku	h	m	0,4	0,3	0,2	0,1
Prędkość w chwili uderzenie	v	m/s
Maksymalne odkształcenie dynamiczne	d	μm/m
Amplituda odkształcenia		μm/m
Amplituda odkształcenia	+k	μm/m
Liczba okresów	k	
Pierwsza postać drgań	T1 ^. k	s
Druga postać drgań	n	
	T2 ^. n	s
Współ. nadwyżek dynamicznych	Kd	
	Kdt	
Dekrement logarytm. tłumienia	δ	-
Okres drgań	T1	s
	T2	s
Częstotliwość drgań	f1	Hz
	f2	Hz
Częstotliwość teoretyczna	f1t	Hz
	f2t	Hz

13 LWM

Elastooptyka

Wyniki badań elastooptycznych

Rząd		Siła na końcu dźwigni
izochromy m		model pryzmatyczny Np [N]	model z karbem Nk [N]
1
2
3
4
5
6
7

1. Wyniki badań elastooptycznych aproksymować prostymi regresji

N_p = N_1p m + N_0p

oraz

N_k = N_1k m + N_0k ,

gdzie: N_1p i N_1k  współczynniki kierunkowe prostej regresji  sens fizyczny tych współczynników:
przyrosty sił wywołujących w modelach przyrosty izochrom o jeden rząd,

N_0p i N_0k współrzędne przecięcia osi sił przez proste regresji  wartość różna od zera
wskazuje na występowanie naprężeń własnych w modelu lub na błędne
określenie izochromy zerowej (nie ma wpływu na wartość współczynnika kształtu).

2. Współczynnik kształtu obliczyć ze wzoru:


.




Wyprowadzenie wzoru na współczynnik kształtu α_{k .}

Wychodzą z podstawowego związku w elastooptyce


,

dla m = 1 i σ₂ = 0 mamy


.

Po zastosowaniu tego wzoru do modelu pryzmatycznego i z karbem mamy

d_p σ_1p = d_k σ_1k,

gdzie: d_p , d_k  grubości modeli pryzmatycznego i z karbem,

σ_1p, σ_1k  przyrosty naprężeń w modelach pryzmatycznym i z karbem wywołujące przyrost
izochrom o jeden rząd.

Uwzględniwszy wzory na naprężenie przy zginaniu i definicję współczynnika kształtu α_k , otrzymujemy:


,

a stąd
,

gdzie: M_1p , M_1k  momenty gnące wywołujące naprężenia σ_1p i σ_1k ,

W_p , W_k  wskaźniki wytrzymałości przekrojów modelu pryzmatycznego i z karbem,

h_p , h_k  wysokości przekrojów modelu pryzmatycznego i z karbem.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Szkic układu obciążającego i dane o aparaturze pomiarowej.

2. Rysunek modelu pryzmatycznego i z karbem.

3. Tablice z wynikami badań elastooptycznych.

4. Wykresy we współrzędnych (m, N) z zaznaczonymi punktami pomiarowymi, prostymi regresji N_p = N_p(m) i N_k = N_k(m) oraz równaniami prostych regresji (współczynniki kierunkowe tych prostych są odpowiednio równe N_1p i N_1k.

5. Obliczenie współczynnika kształtu modelu z karbem.

14 LWM

Wyboczenie pręta smukłego

Wyniki pomiaru przemieszczenia przy kolejnych obciążeniach

i	Siła pionowa Fi	Przemieszczenie fi
	N	mm
0	0	
1
2
3
4
5
6

Sprawozdanie z ćwiczenia stanowi podpisany wydruk komputerowy.

15 LWM

Charakterystyka sprężyn

Tablica 1

Doświadczalne wyznaczanie liniowej charakterystyki sprężyny 1

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Tablica 2

Doświadczalne wyznaczanie liniowej charakterystyki sprężyny 2

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Tablica 3

Doświadczalne wyznaczanie liniowej charakterystyki układu równoległego dwu sprężyn

Numer pomiaru	Ugięcie	Siła ściskająca	Siła ściskająca w zakresie liniowym	Siła z prostej regresji liniowej	Odchylenie pomiaru od prostej regresji
i	f	F	Fzl	Frl	b
	mm	N	N	N	%
A	B	C	D	E	F
1	0	0	0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Uwaga: 1. wartości w kolumnie E można obliczać za pomocą Excela formułami typu

=JEŻELI(CZY.LICZBA(D1);REGLINX(B1;D$1:D$18;B$1:B$18);"")

2. wartości w kolumnie F można obliczać za pomocą Excela formułami typu

=JEŻELI(CZY.LICZBA(D1);(D1-E1)/MAX(D$1:D$18)*100;"")

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Opis aparatu do wyznaczania charakterystyki sprężyn z podaniem informacji o czujnikach i wzmacniaczach.

2. Tablice 1 do 3 z wynikami pomiarów dla sprężyn 1, 2 i ich układu równoległego, poszerzone o wyznaczenie charakterystyki sprężyny w zakresie liniowym, w którym błąd liniowość b nie przekracza Ⴑ2 %. (W kolumnę D wpisać początkowo te same wartości co w kolumnę C, następnie odrzucać z dołu kolumny kolejne wartości, aż w kolumnie F błąd liniowość b nie będzie przekraczać Ⴑ2 %.)

3. Obliczenia sztywności obu sprężyn i ich układu równoległego ze wzorów:
   
   , gdzie D = D_w + d  średnia średnica zwojów, C_równ. = C₁ + C₂ .

4. Wykresy charakterystyk sprężyn 1, 2 i ich układu równoległego we współrzędnych ( f , F )
   z zaznaczonymi punktami pomiarowymi, prostą regresji w zakresie liniowym i równaniem prostej regresji (współczynnik kierunkowy prostej regresji jest równy doświadczalnie wyznaczonej sztywności sprężyny).

5. Porównanie sztywności wyznaczonych doświadczalnie z teoretycznymi w tablicy 4.

Tablica 4

Porównanie sztywności doświadczalnych z teoretycznymi

Sprężyna	Sztywność [N/mm]		Błąd [%]
		doświadczalna Cd		teoretyczna Ct
1
2
Układ równoległy




16 LWM

Próba udarowego zginania

Próba udarowego zginania sposobem Charpy'ego wg PN-EN 10045-1:1994

Początkowa energia młota wahadłowego	Emax	J
Ramię młota	R	m
Masa młota	m	kg
Początkowy kąt wzniosu młota	α	°
Prędkość uderzenia	v	m/s
Oznaczenie próbki		
Typ karbu		
Promień zaokrąglenia dna karbu	r	mm
Odległość płaszczyzny symetrii karbu od końca próbki	lk	mm
Długość próbki	l	mm
Wysokość próbki	h	mm
Wysokość poniżej karbu	h0	mm
Szerokość próbki	b	mm
Powierzchnia przekroju poprzecznego w miejscu karbu	S0	cm^2
Temperatura badania	T	°C
Kąt wzniosu młota po złamaniu próbki	β	°
Energia zużyta na złamanie próbki	K . . . . .	J
Udarność	KC . . . . .	J/cm^2
Typ przełomu		
Uwagi		

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Rysunek próbki przed złamaniem i po złamaniu.

2. Tablicę Próba udarowego zginania sposobem Charpy'ego wg PN-EN 10045-1:1994

3. Wzory stosowane przy wypełnianiu tablicy.

17 LWM

Defektoskopia ultradźwiękowa

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Krótki opis aparatury i metody.

2. Rysunek słupa z zwymiarowanym położeniem wad.

---