UT-H Radom Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki

2.2. Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania
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) CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki przeprowadzania ścisłej próby
rozciągania
oraz
wyznaczenie
modułu
Younga
(współczynnika
sprężystości podłużnej) E materiału otrzymanej do badania próbki.
II) OBOWIĄZUJĄCY ZAKRES WIADOMOŚCI
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.
III) LITERATURA
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-04310 Próba statyczna rozciągania metali
- 1/5 -
2.2. Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania
IV) STANOWISKO DO BADAŃ
UWAGA: Wyznaczanie modułu Younga przeprowadza się na
maszynie wytrzymałościowej ZD5 lub FS-LFM-100.
V) PRZEBIEG ĆWICZENIA
Czynności przy wykorzystaniu maszyny ZD5
Stanowisko do badań stanowi zrywarka o napędzie mechanicznym ZD5.
W szczękach maszyny zamocowana jest próbka - pręt miedziany o średni-
cy d0=60.05 mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr mechaniczny
z czujnikami zegarowymi. Baza pomiarowa ekstensometru wynosi
Le=1000.5 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 -
2.2. Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania
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 średni-
cy d0=120.05 mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr elektroniczny. Baza pomiarowa ekstensometru powinna wynosić Le=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: F10.1F0.05, Fk0.9F0.05,
gdzie: F0.05 – 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 Fk zatrzymać maszynę (funkcja STOP).
- 3/5 -
2.2. Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania
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(Le).
15) Wyłączyć program sterujący.
16) Wyłączyć maszynę.
17) Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia.
- 4/5 -
2.2. Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania
Opracowanie wyników pomiaru
przeprowadzonych na maszynie ZD5
Wyniki pomiaru (Fi, Lei) (siła, wskazanie eksten-
F [N]
sometru) nanieść w układzie współrzędnych i aproksymować je prostą o równaniu
F  a Le  b
Poszukiwaną wartość modułu Younga obliczyć jako
Ea
Le
S0
Le [mm]
gdzie: Le − długość bazy ekstensometru, S0 − pole powierzchni przekroju
poprzecznego pręta
- 5/5 -