Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Podobne dokumenty
Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

2.2 Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

Politechnika Białostocka

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Politechnika Białostocka

Laboratorium Wytrzymałości Materiałów

ĆWICZENIE 1 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI - UPROSZCZONA. 1. Protokół próby rozciągania Rodzaj badanego materiału. 1.2.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Laboratorium wytrzymałości materiałów

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Wytrzymałość Materiałów

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 11: Moduł Younga

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Laboratorium Wytrzymałości Materiałów

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

POLITECHNIKA RZESZOWSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII ŚRODOWISKA

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Politechnika Białostocka

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Laboratorium Metod Badania Materiałów Statyczna próba rozciągania

Ćwiczenie 11. Moduł Younga

Laboratorium wytrzymałości materiałów

Wyboczenie ściskanego pręta

Ćwiczenie 6 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA *

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

SPRAWOZDANIE: LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

WYKONANIE OZNACZENIA EDOMETRYCZNYCH MODUŁÓW ŚCIŚLIWOŚCI PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ

Politechnika Białostocka

Badania wytrzymałościowe

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

Badanie ugięcia belki

Modele materiałów

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

Integralność konstrukcji

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIA OSIOWEGO ROZCIĄGANIA PRĘTÓW Z WYBRANYCH GATUNKÓW STALI ZBROJENIOWYCH

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

Mechanika Doświadczalna Experimental Mechanics. Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Statyczna próba rozciągania - Adam Zaborski

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

STATYCZNA PRÓBA ŚCISKANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW PRÓBA STATYCZNA ŚCISKANIA METALI. 2.1 Wprowadzenie. 2.2 cel ćwiczenia. 2.3 Określenia podstawowe.

Ćw. 3. Wyznaczanie modułu Younga metodą jednostronnego rozciągania

Wytrzymałość Materiałów II studia zaoczne inżynierskie I stopnia kierunek studiów Budownictwo, sem. IV materiały pomocnicze do ćwiczeń

15. Przedmiot: WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW Kierunek: Mechatronika Specjalność: Elektroautomatyka okrętowa Rozkład zajęć w czasie studiów Liczba godzin

Ć w i c z e n i e K 4

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Naprężenia, przemieszczenia, odkształcenia Właściwości materiałów. dr hab. inż. Tadeusz Chyży Katedra Mechaniki Konstrukcji

Rodzaje obciążeń, odkształceń i naprężeń

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

Materiały do wykładu na temat Obliczanie sił przekrojowych, naprężeń i zmian geometrycznych prętów rozciąganych iściskanych bez wyboczenia.

SPRAWDZENIE PRAWA HOOKE'A, WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA, WSPÓŁCZYNNIKA POISSONA, MODUŁU SZTYWNOŚCI I ŚCIŚLIWOŚCI DLA MIKROGUMY.

PROJEKT I BUDOWA STANOWISKA DO POMIARÓW ODKSZTAŁCEŃ PROFILI ZE STOPÓW METALI NIEŻELAZNYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu MECHANIKA I BUDOWA MASZYN Studia pierwszego stopnia

Próba statyczna zwykła rozciągania metali

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Laboratorium Wytrzymałości Materiałów. Statyczna próba ściskania metali

Wytrzymałość udarowa powietrza

Wyznaczenie reakcji belki statycznie niewyznaczalnej

BADANIE PARAMETRÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH DZIANIN LEWO-PRAWYCH WYKONANYCH Z PRZĘDZ DZIANYCH. Wojciech Pawłowski

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

ĆWICZENIE NR 9. Zakład Budownictwa Ogólnego. Stal - pomiar twardości metali metodą Brinella

Pomiar wysokich napięć udarowych

Defi f nicja n aprę r żeń

KILKA SŁÓW NA TEMAT CIĄGLIWOŚCI STALI ZBROJENIOWEJ

Wytrzymałość materiałów Strength of materials

Właściwości mechaniczne

Transkrypt:

Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Temat ćwiczenia: Ścisła próba rozciągania stali Numer ćwiczenia: 2 Laboratorium z przedmiotu: wytrzymałość materiałów II Opracowanie: dr inż. Jarosław Malesza Katedra Mechaniki Konstrukcji 2011

1 Wprowadzenie Ścisła próba rozciągania przeprowadzana jest w celu określenia granic stosowania prawa Hook'a oraz wyznaczenia współczynnika sprężystości podłużnej zwanego modułem Younga. Ponadto w materiałach bez wyraźnej granicy plastyczności badanie ma na celu wyznaczenie umownych granic sprężystości i plastyczności. Próba przeprowadzana jest do osiągnięcia przez próbkę wydłużenia trwałego wynoszącego najwyżej 0,3%, co stanowi tylko początkowy zakres zwykłej próby rozciągania. 2 Cel ćwiczenia laboratoryjnego Celem ćwiczenia jest wyznaczenie: umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczność R 0,2 oraz współczynnika sprężystości podłużnej E (moduł Younga) stali średniowęglowej. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślany jest dokładny wykres rozciągania, który najlepiej oddaje przebieg badania oraz ukazuje cały zakres odkształceń sprężystych materiału. 3 Przebieg ćwiczenia Po zamocowaniu próbki w maszynie wytrzymałościowej należy założyć na nią zestaw dwu tensometrów. Każdy czujnik styka się dwoma ostrzami z badaną próbką. Początkowa odległość pomiędzy ostrzami wyznacza długość bazy pomiarowej L 0. Próbkę naprężamy początkową siłą równą F 0 = 50N, po czym zerujemy wskazania tensometrów. Następnie obciążenie zwiększamy o 50N (F 1 =100N) i po upływie około 10 sekund odczytujemy tensometry. Następnie obciążenie zwiększamy o kolejne 50N i ponownie zapisujemy wskazania czujników. Czynności te powtarzamy zwiększając siłę rozciągającą o wielokrotność obciążenia F 0. W każdym kroku obciążenia kontrolujemy przyrosty wydłużenia próbki ΔL i tzn obliczamy różnicę pomiędzy bieżącym, a poprzednim wskazaniem czujników. Jednocześnie obliczamy procentowy wzrost długości próbki. W początkowych etapach doświadczenia przyrosty długości powinny być ze sobą porównywalne. Oznacza to, iż materiał rozciąga się sprężyście. Z chwilą odnotowania zwiększonego wydłużenia próbki należy uważnie kontrolować dalszy przyrost długości na poszczególnych etapach tak, aby całkowite wydłużenie nie przekroczyło 0,3%. Zazwyczaj konieczne jest zmniejszenie przyrostu obciążenia do wartości 0,2 F 0 w celu dokładniejszego pomiaru.

4 Próbki do badań Ścisła próba rozciągania wykonywana jest na stalowym drucie o średnicy około 1mm. 4.1 Czynności przed badaniem Przed rozpoczęciem próby należy: wstępnie ustalić przybliżoną wartość granicy plastyczności, ustalić początkową siłę rozciągającą: F 0, ustalić kroki obciążenia, najczęściej przyjmowane jako wielokrotności siły F 0, zamocować próbkę w maszynie wytrzymałościowej, naprężyć próbkę siłą F 0 = 50N, zamocować zestaw tensometrów na próbce i ustawić ich wskazania na 0, ustalić długość bazy pomiarowej L 0 (odcinka wyznaczonego przez ostrza tensometrów, na którym dokonywany jest pomiar wydłużenia ΔL próbki). 4.2 Czynności podczas badania W czasie próby rozciągania należy: zwiększać obciążenie zgodnie z procedurą opisaną wcześniej, notować wielkości siły rozciągającej oraz wskazania czujników, wyznaczać bieżące przyrosty wydłużenia próbki i porównywać je z poprzednimi, do chwili uzyskania wydłużenia trwałego równego 0,3%, wyniki pomiarów zestawiać tabelarycznie zgodnie z formularzem podanym w sprawozdaniu 4.3 Czynności po wykonaniu badania Po zakończeniu badania należy: wyznaczyć moduły sprężystości podłużnej E i dla kilku początkowych poziomów obciążenia, a na ich podstawie moduł średni charakteryzujący cały zakres sprężystych odkształceń, sporządzić w odpowiedniej skali wykres wydłużalności próbki w funkcji obciążenia, wyznaczyć, wspomagając się wykresem, umowną granicę sprężystości R 0,05, wyznaczyć, wspomagając się wykresem, umowną granicę plastyczności R 0,2. 5 Opracowanie wyników badania 5.1 Podstawowe wielkości fizyczne 1. umowna granica sprężystości - naprężenie nominalne, wywołujące w próbce wydłużenie plastyczne równe 0,05%: R 0,05 = F 0,05 gdzie: - pole przekroju poprzecznego próbki wyznaczone przed badaniem, F 0,05 - siła rozciągająca wywołująca w próbce wydłużenie plastyczne równe 0,05%,

2. umowna granica plastyczności - naprężenie nominalne, wywołujące w próbce wydłużenie plastyczne równe 0,2%: R 0,2 = F 0,2 gdzie: F 0,2 - siła rozciągająca wywołująca w próbce wydłużenie plastyczne równe 0,2% 3. nominalny współczynnik sprężystości podłużnej - współczynnik wyznaczony na wybranym poziomie obciążenia (chwilowy): E i = = i i 1 i i 1 gdzie: i - wybrany poziom obciążenia (siły rozciągającej), σ i - naprężenia rozciągające w próbce wyznaczone w i-tym poziomie obciążenia F i, σ i-1 - naprężenia rozciągające wyznaczone w poprzednim poziomie obciążenia F i-1, i = F i i 1 = F i 1 ε i - odkształcenia względne w rozciąganej próbce wywołane obciążeniem F i, ε i-1 - odkształcenia względne w rozciąganej próbce wywołane obciążeniem F i-1, i = L i L 0 i 1 = L i 1 L 0 gdzie:\\ L 0 - baza pomiarowa wyznaczony przez ostrza tensometrów, ΔL i - średnie wydłużenie próbki odczytane przy obciążeniu F i, ΔL i-1 - średnie wydłużenie próbki odczytane przy obciążeniu F i-1, 4. średni współczynnik sprężystości podłużnej (moduł Younga)} - średnia arytmetyczna współczynników uzyskanych na różnych poziomach obciążenia: E śr = n E i i=1 n

6 Wykres zależności F - ΔL (σ - ε) rozciąganej próbki Notowane podczas doświadczenia przyrosty długości próbki służą do sporządzenia wykresu na podstawie, którego ustala się wartości obciążeń odpowiadających umownym granicom. Wykres dokładnie odtwarza przebieg badania, dlatego powstaje w ściśle określonej skali. Linia OD odwzorowuje historię obciążenia próbki, linia DD 1 charakteryzuje odciążenie po zakończonym doświadczeniu. Linia OO 1 dzieli pole odkształceń na część sprężystą (z lewej strony) i plastyczną (zakreskowaną z prawej strony). Na podstawie odczytów odkształceń na odcinku OA oraz odpowiadających im naprężeń wyznaczamy moduł sprężystości podłużnej dla całego zakresu sprężystego. Przyjmując początkową długość bazy pomiarowej L 0 = 100mm, wydłużenie próbki dla odkształcenia równego 0,05% jest równe 0,05mm. Odkładając odcinek B 1 B równolegle do OA odczytamy z wykresu wartość obciążenia w chwili osiągnięcia umownej granicy sprężystości, a następnie obliczymy naprężenia panujące w przekrojach próbki tym momencie. Analogicznie odkładając odcinek C 1 C przy wydłużeniu równym 0,2mm ustalimy naprężenia w chwili osiągnięcia umownej granicy plastyczności. 7 Wymagania BHP Maszyna wytrzymałościowa obsługiwana jest przez uprawnione osoby. Próbka do badań i czujniki zegarowe są również umieszczane w maszynie przez upoważnioną osobę. Studenci obserwują przebieg badania, odczytują siłę rozciągającą próbkę oraz jej wydłużenie.

Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW Temat ćwiczenia: Ścisła próba rozciągania stali Numer ćwiczenia: 2 imię i nazwisko studenta:... rodzaj studiów:... kierunek:... specjalność:... semestr:... grupa:... prowadzący ćwiczenia: dr inż. Jarosław Malesza... (data wykonania ćwiczenia)

Parametry próbki do badań początkowa długość bazy pomiarowej: L 0 = [mm] początkowa średnica próbki: d 0 = [mm] początkowe pole przekroju poprzecznego próbki: = [mm 2 ] Pomiary wydłużenia próbki Obciążenie F i [N] lewy ΔL i L [mm] Odczyty z czujników prawy ΔL i P [mm] średni ΔL i śr [mm] Odkształcenie ε [%] F 0 = 50N 0,000 0,000 0,000 0,000 F 1 = 100N F 2 = 150N F 3 = 200N F 4 = 250N F 5 = 300N F 6 = 350N F 7 = F 8 = F 9 = F 10 = F 11 = F 12 = F 13 = F 14 =

Parametry materiałowe Chwilowe moduły sprężystości 1. moduł sprężystości wyznaczony na poziomie obciążenia F 1 E 1 = 1 1 = F 1 F 0 L 0 L 1 L 0 = 2. moduł sprężystości wyznaczony na poziomie obciążenia F 2 E 2 = 2 2 = F 2 F 1 L 1 L 2 L 1 = 3. moduł sprężystości wyznaczony na poziomie obciążenia F 3 E 3 = 3 3 = F 3 F 2 L 0 L 3 L 2 = 4. moduł sprężystości wyznaczony na poziomie obciążenia F 4 E 4 = 4 4 = F 4 F 3 L 0 L 4 L 3 = 5. moduł sprężystości wyznaczony na poziomie obciążenia F 5 E 5 = 5 5 = F 5 F 4 L 0 L 5 L 4 = Średni moduł sprężystości E śr = n E i i=1 n = Parametry wytrzymałościowe Umowna granica sprężystości F 0,05 = [N] - siła rozciągająca próbkę wywołująca odkształcenie równe 0,05% (odczytana z wykresu) R 0,05 = F 0,05 = Umowna granica plastyczności F 0,2 = [N] - siła rozciągająca próbkę wywołująca odkształcenie równe 0,2% (odczytana z wykresu) R 0,2 = F 0,2 =