Ćwiczenie 4

Metody i techniki badań materiałów
Ćwiczenie 4
OCENA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNYCH MATERIAŁÓW.
ZILUSTROWANIE POJĘCIA RELAKSACJI NAPRĘŻEŃ
I ODKSZTAŁCEŃ ORAZ ZJAWISKA PEŁZANIA
Cel ćwiczenia: Zapoznanie z właściwościami reologicznymi materiałów włókienniczych.
Wyznaczenie relaksacji naprężeń i wydłużeń oraz pełzania dla wybranego materiału.
Sprężystość – zdolność powrotu ciała do pierwotnych kształtów, po odjęciu sił odkształcających.
Relaksacja naprężeń – spadek napięcia w próbce rozciągniętej siłą przekraczającą granice
sprężystości tworzywa próbki.
Relaksacja wydłużeń – zanikanie w próbce wydłużeń sprężystych i sprężystych opóźnionych po
odjęciu sił odkształcających próbkę.
Pełzanie – stopniowe wydłużanie się próbki pod wpływem stałej siły obciążającej przewyższającej
granicę sprężystości tworzywa próbki.
Przyrządy:
1. Zrywarka o stałym przyroście wydłużenia z urządzeniem wykresowym – Instron.
2. Relaksometr ramowy.
Pomiary wstępne:
Na podstawie wstępnego zerwania na zrywarce Instron kilku próbek wybranego materiału
ustalić orientacyjnie wielkość średniej siły zrywającej Fr i średniego wydłużenia zrywającego λr.
Odległość zacisków zrywarki: 10 mm dla włókien, 200 mm dla tkanin i dzianin, 500 mm dla przędz.
Zadania do wykonania:
1.
Relaksacja naprężeń
Próbkę materiału rozciągać w zrywarce do momentu, gdy siła rozciągająca Fmax = 0,5 Fr.
Następnie zatrzymać zrywarkę i pozostawić próbkę w takim stanie przez t = 90 s (jest to czas
relaksacji naprężeń). Po tym czasie próbkę odciążyć. Narysować wykres relaksacji naprężeń i obliczyć
względny spadek napięcia w próbce ∆Ft.
∆Ft =
Fmax − Ft
⋅100%
Fmax
Fmax – napięcie maksymalne próbki (Fmax = 0,5 Fr), N
Ft – napięcie próbki po czasie relaksacji naprężeń (t = 90 s), N
Rys. Relaksacja naprężeń w próbce.
Wykonać 4 pomiary dla różnych czasów relaksacji: t = 90, 300, 600, 1200 s.
Narysować wykres spadku napięcia w próbce w funkcji czasu jej relaksacji naprężeń.
Opracowanie: doc. dr inż. Marek Idzik
Metody i techniki badań materiałów
2.
Relaksacja wydłużeń
Próbkę materiału rozciągać w zrywarce do momentu, gdy siła rozciągająca Fmax = 0,5 Fr.
Następnie natychmiast odciążyć ją. Po czasie relaksacji t = 120 s uruchamia się zrywarkę do momentu
wzrostu siły rozciągającej, po czym próbkę ponownie odciąża się. Należy wykonać k = 5 cykli dla tego
samego czasu relaksacji. Narysować wykres relaksacji wydłużeń próbki.
λp0 – pozostałe odkształcenie próbki natychmiast po usunięciu siły rozciągającej
λp1 – pozostałe odkształcenie próbki po czasie relaksacji t
λp2 – pozostałe odkształcenie próbki po czasie relaksacji 2t
λp3 – pozostałe odkształcenie próbki po czasie relaksacji 3t
λp4 – pozostałe odkształcenie próbki po czasie relaksacji 4t
λp5 – pozostałe odkształcenie próbki po czasie relaksacji 5t
Rys. Relaksacja wydłużeń próbki.
Wykonać pomiary dla 4 różnych czasów relaksacji t = 120, 180, 300, 600 s.
Narysować wykresy zanikania pozostałych odkształceń w funkcji czasu relaksacji.
3.
Pełzanie
Pomiar pełzania wykonuje się przy pomocy relaksometru ramowego. Próbkę materiału
zamocować w zacisku relaksometru i na drugim końcu zawiesić obciążnik rozciągający. Zanotować
długość próbki l0. Dalszą rejestrację długości próbki l1, l2, l3 itd. prowadzi się w coraz dłuższych
odstępach czasu t1, t2, t3 itd.
Badania przeprowadzić dla różnych obciążeń:
Q1 = 0,3 Fr, Q2 = 0,5 Fr, Q3 = 0,75 Fr
Wydłużenie próbek wyznaczać po czasie:
t0 = 0, t1 = 120, t2 = 180, t3 = 300, t4 = 500, t5 = 900 s
Wykonać wykresy pełzania próbek rozciąganych siłą Q na relaksometrze ramowym (długość
próbki l w funkcji czasu jej obciążenia t).
4.
Wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych badań.
Opracowanie: doc. dr inż. Marek Idzik