POLITECHNIKA RZESZOWSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Transkrypt

1 POLITECHNIK RZEZOWK im. IGNCEGO ŁUKIEWICZ WYDZIŁ BUDOWNICTW I INŻYNIERII ŚRODOWIK LBORTORIUM WYTRZYMŁOŚCI MTERIŁÓW Ćwiczenie nr 1 PRÓB TTYCZN ROZCIĄGNI METLI Rzeszów 4-1 -

2 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji WTĘP Próba rozciągania dzięki swym zaletom stała się podstawową, wytrzymałościową próbą statyczną znajdjąc tym samym najbardziej szerokie zastosowanie w dziedzinie badań materiałów. Do zalet próby rozciągania należy zyskanie prawie jednorodnego stan naprężenia w rozciąganej próbce do pewnego, określonego etap rozciągania, możliwość wyznaczania szereg wartości charakteryzjących mechaniczne własności materiał, możliwość obserwacji proces rozciągania od początk obciążania próbki aż do jej zniszczenia, jakościowa i ilościowa jego ocena oraz prostota przeprowadzenia próby. Jednoosiowy stan naprężenia otrzymje się przez zastosowanie odpowiedniej próbki zamocowanej w maszynie wytrzymałościowej. Wyniki zyskane na próbkach znormalizowanych są w pełni praktycznie porównywalne. Próbie rozciągania poddaje się również gotowe elementy konstrkcyjne, w przypadk, gdy zastosowane obciążenia rozciągające są wynikiem zasadniczego obciążenia roboczego i mogą decydować o ich zniszczeni. Takimi elementami są liny stalowe, łańcchy, drty, taśmy itp. Rozciąga się również elementy konstrkcyjne spawane, zgrzewane i nitowane. Jest rzeczą całkowicie zrozmiałą, iż wielkości charakterystyczne określone na podstawie rozciągania próbek nie mogą odzwierciedlać ogólnego zachowania się gotowych konstrkcji pod obciążeniem. Dlatego nie należy przeceniać próby rozciągania. Natomiast w kontroli prodkcji i dla ogólnej oceny jakości materiał, jego jednorodność próba rozciągania stanowi niezawodny i prosty środek badawczy.. CEL ĆWICZENI Wyznaczenie na podstawie statycznej próby rozciągania wielkości wytrzymałościowych i plastycznych materiał: wytrzymałości na rozciąganie, a) granicy plastyczności, b) wydłżenia względnego, c) przewężenia względnego, a dodatkowo: 1) granicy proporcjonalności, ) naprężeń zrywających. - -

3 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji 3 4 Wytrzymałości na rozciąganie jest to naprężenie m odpowiadające największej sile, zyskanej w czasie próby rozciągania. m F m N m F m - największa siła zyskana w czasie próby, odczytana na siłomierz maszyny wytrzymałościowej, - pole powierzchni przekroj pierwotnego próbki. Wyraźna granica plastyczności jest to naprężenie e, po osiągnięci którego następje wyraźny wzrost wydłżenia rozciąganej próbki bez wzrost lb nawet przy spadk obciążenia. e F e N m F e - siła obciążająca odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności. Wydłżenie względne p jest to stosnek trwałego wydłżenia bezwzględnego próbki po zerwani do dłgości pomiarowej próbki, wyrażony w procentach: p L L L L L 1% L [mm] - dłgość pomiarowa po zerwani, L [mm] pierwotna dłgość pomiarowa

4 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji 3 4 Przewężenie względne Z jest to zmniejszenie pola powierzchni przekroj poprzecznego próbki w miejsc rozerwania odniesione do pola powierzchni jej przekroj pierwotnego: Z 1% [mm ] - pole powierzchni przekroj próbki po zerwani. Dla próbek o przekroj kołowym wzór ten można doprowadzić do postaci: Z d 1 d 1% gdzie d o oraz d oznaczają odpowiednio pierwotną średnicę próbki oraz średnicę próbki w miejsc zerwania. Granica proporcjonalności H (granica stosowalności prawa Hooke'a ) jest to taka graniczna wartość naprężenia, do osiągnięcia której przyrostom wydłżenia jednostkowego odpowiadają proporcjonalne przyrosty naprężeń, czyli / = const. oznacza to, że wykres rozciągania jest do moment osiągnięcia granicy proporcjonalności linią prostą. Naprężenia zrywające z, - jest to stosnek siły przy zerwani próbki, do przekroj próbki po zerwani : z F z kg m N m - 4 -

5 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji Rodzaje stosowanych próbek. Dla stali podstawowych rozróżniamy próbki : próbki okrągłe o przekroj kołowym z główkami gwintowanymi wkręcanymi w chwyty maszyny wytrzymałościowej, próbki okrągłe z główkami do chwytania w szczęki, próbki okrągłe do chwytania w chwyty pierścieniowe, próbki płaskie. Dłgość pomiarowa próbki okrągłej wynosi : L 5 = 5 d dla próbki pięciokrotnej, L 1 = 1 d dla próbki dziesięciokrotnej, dla próbek płaskich L 5 = 5,65 L 1 = 11,3 - pole przekroj poprzecznego rozpatrywanej próbki. d D d L L t m D - b a L L t m - 5 -

6 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji WYKRE ROZCIĄGNI. W trakcie próby rozciągania rejestrjemy w kładzie siła F, wydłżenie L wykres rozciągania. Rys. 1.1 Wykres rozciągania dla stali niskowęglowej. Rys. 1. Wykres rozciągania dla stali wysokowęglowej. 5. WYKONNIE ĆWICZENI. 5.1 Próbę wykonać na maszynie wytrzymałościowej ZD 1 dla dwóch rodzajów próbek: -próbka ze stali niskowęglowej (plastycznej) -próbka ze stali wysokowęglowej (twardej). 5. Przed przystąpieniem do próby pomierzyć dla ob próbek d, L, a po wykonani próby d i L. 5.3 Wykonać wykres rozciągania (na podstawie tab.1.) 5.4 Obliczyć m, e, p, Z, H, Z. 5.5 Wyniki pomiarów oraz obliczeń "zestawić" w tabeli 1.1 i 1. Lp F L N mm Tab.1.1 Nr próbki Próbka Wyniki badań Wymiary Własności wytrzymałościowe Własności plastyczne d L F m m F e e F H H F z z L p d z mm mm mm N N / m N N / m N N / m N N / m mm % mm % Tab

7 PRz, Katedra Mechaniki Konstrkcji 3 4 = F m e H z tg=e p % = l l Rys.1.1 = F m e H z tg=e p % = l l Rys