Statyczne i dynamiczne badanie właściwości mechanicznych, Ćwiczenia z Meccanica Dei Solidi

Pobierz Statyczne i dynamiczne badanie właściwości mechanicznych i więcej Ćwiczenia w PDF z Meccanica Dei Solidi tylko na Docsity! Statyczne i dynamiczne badanie właściwości mechanicznych 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie z podstawowymi metodami badania właściwości mechanicznych na podstawie przeprowadzonej próby rozciągania oraz próby udarności. W oparciu o przeprowadzone badania studenci zostaną zapoznani z podstawowymi właściwościami wytrzymałościowymi i plastycznych materiału takimi jak; wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, wydłużenie, przewężenie oraz udarność. 2. Wiadomości podstawowe W badaniach właściwości mechanicznych poszukuje się zależności między siłą działającą a skutkiem działania. Najczęściej wielkością mechaniczną charakteryzującą oddziaływanie siły na materiał jest naprężenie wyrażone stosunkiem siły lub ogólniej obciążenia do pola przekroju poprzecznego badanego obiektu.  = F/S Działaniu obciążeń oprócz naprężeń towarzyszy zawsze powstanie odkształceń metalu, określane jako stosunek zmiany wymiarów elementu do jego wielkości początkowej.  = L/lo Wyniki badań właściwości mechanicznych zależą ściśle od warunków przeprowadzania próby. W zależności od sposobu działania siły, badania właściwości mechanicznych można podzielić na statyczne, przy których siła narasta z małą prędkością i dynamiczne charakteryzujące się nagłym przyrostem obciążenia. 2.1. Statyczna próba rozciągania Statyczna próba rozciągania jest podstawowym rodzajem badania metali mających zastosowanie w technice i pozwala określić podstawowe właściwości metalu. Próba polega na osiowym rozciąganiu próbek o ściśle określonych kształtach w uchwytach maszyny wytrzymałościowej. W próbkach stosowanych do badań można wyodrębnić część pomiarową poddawaną rozciąganiu oraz części chwytowe umożliwiające zamocowanie w uchwytach maszyny wytrzymałościowej i przeniesienia obciążenia. Zasadniczo do próby rozciągania stosuje się próbki cylindryczne oraz płaskie. Dla próbek cylindrycznych rozróżnia się: próbki dziesięciokrotne tzn. takie w których długość odcinka pomiarowego lo = 10do oraz, próbki pięciokrotne z lo = 5do. Próbę rozciągania realizuje się poprzez przemieszczanie się jednej ze szczęk ze stałą prędkością lub stałą szybkością narastania obciążania. Podczas próby rejestruje się zależność przyrostu długości pomiarowej od siły rozciągającej, a po skończonej próbie rozciągania wyznacza się właściwości wytrzymałościowe. Kształt otrzymanego wykresu zależny jest od rodzaju i stanu badanego materiału. Dla stali o niskiej zawartości węgla oraz metali o dużej plastyczności zasadniczo otrzymuje się wykresy z wyraźną granicą plastyczności, zaś dla materiałów o wysokiej wytrzymałości bez wyraźnej granicy plastyczności. Wykres z wyraźną granicą plastyczności Wydłużenie dl [mm] O b ci ą ż e n ie [ kN ] Fm FeH FeL dl Od chwili przyłożenia obciążenia wydłużenie próbki rośnie wprost proporcjonalnie do siły obciążającej aż do osiągnięcia tzw. granicy proporcjonalności (sprężystości) prop. Po przekroczeniu granicy proporcjonalności obserwowany jest wyraźny przyrost wydłużenia próbki przy stałym lub wahającym się poziomie siły obciążającej. Odpowiada to granicy plastyczności Re. Przy dalszym wzroście wydłużenia następuje przyrost siły ale już nie w sposób proporcjonalny jak dla zakresu odkształceń sprężystych. W chwili osiągnięcia wartości maksymalnej siły - Fm, powstaje lokalne przewężenie próbki, zwane szyjką. Jest to przyczyną powolnego spadku siły. W końcowym momencie próby próbka ulega zerwaniu. Po zerwaniu próbki mierzona jest długość odcinka pomiarowego oraz wymiary lokalnego przewężenia (szyjki). W oparciu o otrzymany wykres określamy następujące właściwości: Wytrzymałość na rozciąganie jako naprężenie odpowiadające maksymalnej sile Fm otrzymanej w czasie próby rozciągania odniesione do przekroju poprzecznego próbki So: Rm = Fm/So Granicę plastyczności jako naprężenie w próbce, przy osiągnięciu którego następuje występuje wyraźny wzrost wydłużenia przy ustalonej lecz nieznacznie zmieniającej się sile rozciągającej Fe: Re = Fe/So, Ze względu na zmianę naprężenia w zakresie granicy plastyczności wyodrębnia się górną granicę plastyczności ReH i dolną granicę plastyczności ReL ReH – naprężenie przy którym następuje pierwszy spadek siły, ReL – najmniejsze naprężenie podczas płynięcia. Wydłużenie względne Ap jako stosunek trwałego wydłużenia bezwzględnego próbki po rozerwaniu do długości pomiarowej próbki A = dL/Lo = (L0 - Lo)/Lo Względne przewężenie próbki jako zmniejszenie przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania próbki w odniesieniu do pola powierzchni jej pierwotnego przekroju. Z = (Ao - Ak)/Ao