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

l0

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

b)

1 2 3 4 6 7 8 9

lz

lo - długość bazy

lz - długość bazy po zerwaniu

Dane uzyskane po wykonaniu ćwiczenia.

Ppl - siła na granicy plastyczności 55 kN

Pr - siła max 76 kN

A5 - wydłużenie bezwzględne 112,2 mm

z - przewężenie względne po zerwaniu

z= Ao-A2/Ao 100%

Ap= lz-lo/lo 100%

Obliczam średnicę

9,6

9,8

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

p=5 p=10

A5 = lz - lo /lo 100% = 112,2 mm

lo = 5,65 Ao = 5,65 8,15 = 46 mm

Ao = Π ro = Π 64 = 201 mm

A2 = Π r2 = Π 9,7/2 = 66 mm

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

Rpl = Ppl/Ao = 55 kN / 201 mm = 0,273 kN / mm = 273 Mpa

Rr = Pr / Ao = 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

Rpl = Ppl / Ao =

h d = φ 25 mm

h = 1,5 25 = 37,5 mm

d Siła na granicy plastyczności 90 kN Ppl

Ao = Π 156,25 = 490,8

Rpl = 90 kN / 490,8 mm = 0,1834 [ kN/mm ] = 183 Mpa

b) Próba ściskania betonu

Rc = Pc / Ao

Ri = Rcφ15 = 0,90 Rcφ10 = 1,05 Rcφ20

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

Typ próbki ao Ao [mm] max uziemienie próbek

A 20 400 80

B 15 225 40

C 10 100 20

Pomiar siły dał wartość Pc = 352,5 kN

Jest to maksymalna siła jaką przeniesie kostka

!0/10 - wymiary próbki

Ao = 100 [ cm] = 10000 [ mm ]

100 mm / 100 mm = 10000 mm

Rc = 352,5 kN / 100 cm = 352,5 kN / 10000 [ mm ] = 0,03525 [ kN ]=35,2 Mpa

Ri = 0,90 Rcφ10 = 0,0315 [ kN / mm ] 31,5 Mpa

Próba ta pozwala nam zaobserewować różnice pomiędzy wytrzymałościami różnych materiałów. Np 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

Ao = 20/20 = 400 mm

Wyniki pomiarów:

sosna dąb

równolegle 2410 kg 3490 kg

prostopadle 210 kg 610 kg

P Równolegle do włókien

Pc

Prostopadle do włókien

P= qm

10 [ m/s ] 2410 [ kg ] = 24100 N = 24,1 kN

24,1/400 = 0,06 [kN/mm]

10 [ m/s ] 3490 kg = 34,90 kN

34,9/400 = 0,08 [kN/mm]

10 [ m/s ] 210 kg =2100 N = 2,1 kN

2,1/400 = 0,005 {kN/mm]

10 [ m/s ] 610 kg = 6100 N = 6,1 kN

6,1/400 = 0,015 [kN/mm]

1mm = 0,000001 m

sosna dąb

Rc Rc

równolegle 0,06 60000 0,08 80000

prostopadle 0,005 5000 0,015 15000

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

Ćwiczenie 4

1. Pomiar modułu Jounga dla stali przy rozciąganiu

δ = E ε

E = ΔPlo/AoΔl

gdzie Δp/Ao = Δδ

Δl/lo = Δε

lo = 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]

PkN Odczyt na tensometrze

1 2

2,00 2,5 3

12,00 145 15

12 12

ΔP=10 Δl1 = 12 Δl2 = 12

2 Pomiar modułu Junga przy zginaniu (drewna)

i Pi odczyt i ΔPi Δfi

0 20 0,135 20 0,042

1 40 0,177 40 0,045

2 60 0,222 60 0,042

3 80 0,264 80 0,040

4 100 0,304 Eśr

Δfi = fi - fo

E1 = 20 24/48 1,1203 0,042 = 276480/2,258248 = 122431,2 kg/cm

E2 = 552960/2,4192 = 228571,4 kg/cm

E3 = 829440/2,25792 = 367347 kg/cm

E4 = 1105920/2,1504 = 514285,7 kg/cm

Eśr = 308158,8 kg/cm

ΣEi = 1232635,3 : 4

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

Jo = 7,952 cm

G = 34628,8 Nm/rad cm

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

4. Udarność

(jest miarą kruchości)

kc = k / So

So = 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

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

---