2.2 Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania

Transkrypt

1 UT-H Radom Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki Laboratorium Wytrzymałości Materiałów instrukcja do ćwiczenia 2.2 Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania I ) C E L Ć W I C Z E N I A Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki przeprowadzania ścisłej próby rozciągania oraz wyznaczenie modułu Younga (współczynnika sprężystości podłużnej) E materiału otrzymanej do badania próbki. I I ) O B O W I Ą Z U J Ą C Y Z A K R E S W I A D O M O Ś C I Ścisła próba rozciągania (metoda obciążania, metoda odciążania), definicja modułu Younga i sposób jego wyznaczania, naprężenia przy rozciąganiu, wydłużenie, wydłużenie względne, prawo Hooke a, budowa i zasada działania ekstensometru mechanicznego z czujnikami zegarowymi, budowa i zasada działania zrywarki ZD5, budowa i zasada działania maszyny wytrzymałościowej FS-LFM-100. I I I ) L I T E R A T U R A 1) Dziewiecki K., Misiak J.: Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości materiałów, Wyd. WSI Radom 1996, ćwiczenie 2.2: Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania 2) PN-91/H Próba statyczna rozciągania metali - 1/5 -

2 I V ) S T A N O W I S K O D O B A D A Ń UWAGA: Wyznaczanie modułu Younga przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej ZD5 lub FS-LFM-100. V ) P R Z E B I E G Ć W I C Z E N I A Czynności przy wykorzystaniu maszyny ZD5 Stanowisko do badań stanowi zrywarka o napędzie mechanicznym ZD5. W szczękach maszyny zamocowana jest próbka - pręt miedziany o średnicy d 0 = mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr mechaniczny z czujnikami zegarowymi. Baza pomiarowa ekstensometru wynosi L e = mm. 1) Sprawdzić ustawienie zakresu maszyny wytrzymałościowej (1000daN - skala A siłomierza). 2) Zamocować próbkę w szczękach maszyny. Dźwignię rodzaju napędu ustawić w położeniu napęd ręczny. 3) Obciążyć próbkę siłą wstępną równą 500N. 4) Na próbkę założyć ekstensometr mechaniczny z czujnikami zegarowymi i wyzerować go. 5) Przeprowadzić ścisłą próbę rozciągania metodą obciążania. Stosując napęd ręczny obciążać próbkę siłami 1000, 1500, 2000,..., 5000N. Wartość siły obciążającej próbkę oraz wskazania czujników ekstensometru każdorazowo notować w tabeli protokołu. 6) Odciążyć próbkę i przywrócić stanowisko do stanu pierwotnego. 7) Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia. - 2/5 -

3 Czynności przy wykorzystaniu maszyny FS-LFM-100 Stanowisko do badań stanowi maszyna wytrzymałościowa o napędzie mechanicznym FS-LFM-100 sterowana z poziomu mikrokomputera PC. W szczękach maszyny zamocowana jest próbka - pręt stalowy o średnicy d 0 = mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr elektroniczny. Baza pomiarowa ekstensometru powinna wynosić L e =75mm. UWAGA: Czynności związane z obsługą maszyny wytrzymałościowej FS-LFM-100 może wykonywać wyłącznie przeszkolony pracownik Laboratorium. 1) Uruchomić maszynę i program sterujący. 2) Określić parametry próby: zakres sił do obliczeń modułu Younga: F 1 0.1F 0.05, F k 0.9F 0.05, gdzie: F 0.05 siłą odpowiadająca spodziewanej umownej granicy sprężystości badanego materiału, prędkość odkształcenia 6 30MPa/s. 3) Dokonać odpowiednich ustawień w programie sterującym (zwrócić uwagę na zgodność ustawienia bazy ekstensometru z jej rzeczywistym wymiarem). 4) Wyzerować siłomierz maszyny. 5) Umieścić próbkę w szczękach. 6) Wyzerować położenie trawersy. 7) Założyć na próbkę ekstensometr i odbezpieczyć go. 8) Wyzerować ekstensometr. 9) Uruchomić procedurę obciążania. 10) Po przekroczeniu siły F k zatrzymać maszynę (funkcja STOP). - 3/5 -

4 11) Odciążyć próbkę (można użyć funkcji RETURN pod warunkiem wykonania czynności wymienionej w p.6) 12) Zabezpieczyć ekstensometr i zdjąć go z próbki. 13) Wyjąć próbkę z uchwytów. 14) Wydrukować protokół badania wraz z wykresem F( L e ). 15) Wyłączyć program sterujący. 16) Wyłączyć maszynę. 17) Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia. - 4/5 -

5 Opracowanie wyników pomiaru przeprowadzonych na maszynie ZD5 Wyniki pomiaru (F i, L ei ) (siła, wskazanie ekstensometru) nanieść w układzie współrzędnych i aproksymować je prostą o równaniu F a Le b Poszukiwaną wartość modułu Younga obliczyć jako F [N] E L e a S 0 L e [mm] gdzie: L e długość bazy ekstensometru, S 0 pole powierzchni przekroju poprzecznego pręta - 5/5 -