Próba ścisła rozciągania metali.
Transkrypt
Próba ścisła rozciągania metali.
Próba ścisła rozciągania metali. Opracował: XXXXXXXX studia inŜynierskie zaoczne wydział mechaniczny semestr V Gdańsk 2001 r. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie: - Umownej granicy proporcjonalności, określających największe napręŜenie do którego stosowane jest prawo Hook’a - Modułu spręŜystości postaciowe (modułu Younga) - Umownej granicy spręŜystości - Umownej granicy plastyczności w przypadku braku wyraźnej granicy plastyczności. Podstawowe definicje. Moduł Younga E jest to stosunek napręŜenia σ 1 do odpowiadającego mu wydłuŜenia jednostkowego ε 1 co zapisywane jest wzorem: σ E= 1 ε1 Moduł Younga moŜna przedstawić na wykresie: na którym moduł Younga definiuje się jako współczynnik kierunkowy prostoliniowego odcinka wykresu rozciągania σ = f (ε ) i równy jest co do wartości liczbowej tangesowi kąta α nachylenia liniowej części wykresu rozciągania. Histereza powstaje, gdy obciąŜenia zmieniają się w małych granicach a odkształcenia są jeszcze spręŜyste. Zjawiska zachodzące podczas obciąŜania i odkształcania materiału moŜna wyjaśnić powstawaniem dyslokacji sieci krystalicznej materiału, które stopniowo narastają, jednakŜe przy zmianie kierunku obciąŜenia cofają się nie doprowadzając do trwałych odkształceń próbki. Potwierdza to fakt, Ŝe im wolniej odbywają się kaŜdorazowe odkształcenia próbki tym pętla histerezy spręŜystej jest węŜsza. Pole histerezy opisane pętlą histerezy jest miarą pracy zuŜytej na jednostkową objętość próbki podczas jednego cyklu obciąŜeń. 2 Umowna granica plastyczności R0,2 jest to takie napręŜenie przy jednoosiowym stanie napięcia, któremu odpowiada właściwe wydłuŜenie trwałe: F N R0.2 = 0.2 S0 m2 Podobnie wyznacza się R0.05 N F R0.05 = 0.05 S0 m2 Tensometr jest przyrządem przy pomocy, którego mierzy się odkształcenia liniowe, lub napręŜenia obciąŜonej próbki, lub elementu konstrukcji. W zaleŜności od budowy i zasady działania tensometry dzielą się na: mechaniczne, mechaniczno – optyczne, elektryczne, optyczne itp. Najczęściej dla przeprowadzenia dokładnych badań w zakresie małych odkształceń stosuje się tensometry mechaniczno – optyczne. Rys. Schemat tensometru mechaniczno – optycznego 3 Pomiary i obliczenia Histereza spręŜystości dla: L=100[mm], d=8,5[mm], S=56,7[mm2] WydłuŜenie Lp F ∆F S1 S2 S1+S2 ∆(S1+S2) Całkowite ∆(S1+S2)10–4 10–1[mm] 10–1[mm] Εc E [j] [j] [mm] [mm] 105[MPa] 0 0 0 0 0 0 90 90 180 180 0,0180 0,0180 1,96 200 205 200 405 225 0,0405 0,0405 1,56 800 200 310 300 610 205 0,0610 0,0610 1,72 5 1000 200 390 390 780 170 0,0780 0,0780 2,07 6 1200 200 490 490 980 100 0,0980 0,0980 1,76 7 1400 200 600 590 1190 210 0,1190 0,1190 1,67 8 1600 200 705 700 1405 215 0,1405 0,1405 1,64 9 1800 200 820 810 1630 225 0,1630 0,1630 1,64 10 2000 200 930 920 1850 220 0,1850 0,1850 1,60 11 1800 200 860 820 1680 170 0,1680 0,1680 1,90 12 1600 200 750 745 1495 185 0,1495 0,1495 1,76 13 1400 200 650 645 1295 200 0,1295 0,1295 1,80 14 1200 200 570 530 1100 195 0,1100 0,1100 1,72 15 1000 200 465 430 895 205 0,0895 0,0895 1,72 16 800 200 365 325 690 205 0,0690 0,0690 1,64 17 600 200 260 215 475 215 0,0475 0,0475 1,64 18 400 200 150 110 260 215 0,0260 0,0260 1,64 19 200 200 25 5 30 230 0,0030 0,0030 1,53 [daN] [daN] 1 200 200 0 2 400 200 3 600 4 Przykłady obliczeń E4 = F4 − F3 ∆F 2000 N = = = 1,72 ⋅ 10 5 MPa S 0 (Ε 4 − Ε 3 ) S 0 (∆ 4 − ∆ 3 ) 56,7 mm 2 (0,061% − 0,0405% ) 19 ∑Ε Ε śr = 1 19 = 1,723 ⋅ 10 5 MPa 4 Wyznaczenie krzywej odkształceń całkowitych i plastycznych. Lp S1 S2 S1+S2 ∆(S1+S2) WydłuŜenie ∆L(S1+S2)10–4 Εc Εp σ całkow. plasty. [%] [%] [MPa] F ∆F [daN] [daN] 1 200 0 0 0 0 0 0 2 600 400 185 185 370 370 0,0370 0,0370 105 3 1000 400 380 385 765 395 0,0765 0,0765 176 4 1400 400 590 590 1180 415 0,1180 0,1180 247 5 1800 400 800 800 1600 420 0,1600 0,1600 317 6 2200 400 1040 1000 2040 440 0,2040 0,2040 388 7 2600 400 1285 1280 2565 465 0,2565 0,2565 458 8 3000 400 1615 1610 3225 720 0,3225 0,3225 529 9 200 10 3200 2190 2185 4375 1150 0,4375 0,4375 564 11 3300 3635 3695 7330 2955 0,7330 0,7330 582 12 200 1900 1840 3740 10–1[mm] 90 70 160 0 0,016 0,374 Przykłady obliczeń σ3 = 0 F3 10000 = = 176[ MPa] S0 56,7 5 0,016 0,374 35 35