Statyczna próba rozciągania metali.pdf

(240 KB) Pobierz
instrukacja do cwiczen
I. STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI
1. CEL ĆWICZENIA
1) Zaznajomienie się z próba statycznego rozciągania i maszynami wytrzymałościowymi.
2) Zapoznanie się z zachowaniem materiału w procesie rozciągania.
3) Określenie własności wytrzymałościowych i plastycznych materiału, a w szczególności:
a) umownej granicy sprężystości R 0,05 ,
b) wyraźnej granicy plastyczności R e ,
c) umownej granicy plastyczności R 0,2 ,
d) wytrzymałości na rozciąganie R m. ,
e) naprężenia rzeczywistego w chwili rozerwania R u ,
f) wydłużenia względnego A p ,
g) wydłużenia równomiernego A r ,
h) przewężenia Z,
i) współczynnika sprężystości wzdłużnej E.
2. WPROWADZENIE DO ĆWICZENIA
Statyczna próba rozciągania metali ujęta normą PN-80/H-04310 polega na poddaniu od-
powiednio ukształtowanej próbki działaniu siły rozciągającej w kierunku osiowym aż do jej ze-
rwania.
Podstawową próbę rozciągania nazywa się statyczną, chociaż obciążenie wolno narasta z
określoną prędkością. Zakłada się jednak, że odpowiadające w stanie spoczynku określonym
naprężeniom odkształcenia, pojawiają się natychmiast po zadziałaniu obciążenia, tzn., że ist-
nieje w każdej chwili równowaga w stanie naprężenia i odkształcenia. W dużej mierze jest to
słuszne dla odkształceń sprężystych; w zakresie jednak odkształceń plastycznych dla wielu
materiałów przyjęcie takie jest niezgodne z rzeczywistością. Normy przewidują ograniczenia
maksymalnej szybkości rozciągania. Maksymalny przyrost naprężeń w zakresie odkształceń
- 1 -
sprężystych nie powinien przekraczać 30 MPa/s. Narastanie obciążeń powinno być powolne i
ciągłe do swojej maksymalnej wartości. Próbę rozciągania przeprowadza się na maszynach
zwanych zrywarkami. Próbki do rozciągania posiadają część pomiarową o stałym przekroju i
są zakończone główkami o zwiększonych wymiarach. Przy odpowiedniej długości pomiarowej
oraz łagodnym jej przejściu do główek można przyjąć, że stan odkształcenia i naprężenia w
każdym punkcie części pomiarowej jest jednorodny. W takich warunkach z pomiarów od-
kształceń na powierzchni ciała można wnioskować o odkształceniach wewnątrz ciała, a z po-
miarów całkowitej siły można wyliczyć naprężenia istniejące wewnątrz próbki. Próba rozcią-
gania jest podstawową i najczęściej stosowaną próbą wytrzymałościową, jednak należy pamię-
tać, że wielkości charakterystyczne uzyskane na podstawie rozciągania próbek nie mogą od-
zwierciedlać ogólnego zachowania się konstrukcji pod obciążeniem. Z tych względów niektóre
elementy, których obciążenie robocze stanowi w głównej mierze rozciąganie, poddaje się pró-
bie rozciągania w całości np.: liny, łańcuchy, druty niektóre połączenia nitowe lub spawane.
3. PODSTAWY TEORETYCZNE
3.1. Jednostki i wielkości fizyczne
3.1.1. Wielkości podstawowe
Wielkości wyznaczające wymiary próbek jak również określające własności plastyczne i
mechaniczne materiału zostały określone i zdefiniowane w normie PN-80/H-04310.
3.1.2. Definicje wielkości występujących w próbie rozciągania
Średnica początkowa próbki (d o [mm]).
Średnica próbki na jej długości roboczej mierzona przed rozerwaniem.
Średnica końcowa próbki (d u [mm]).
Średnica najmniejszego przekroju próbki w miejscu rozerwania.
Średnica próbki do wyznaczania wydłużenia równomiernego (d r [mm]).
Średnica próbki po rozerwaniu mierzona na dłuższej części próbki w połowie odległości od
miejsca jej rozerwania do końca długości pomiarowej.
ługość pomiarowa początkowa (L o [mm]).
Długość odcinka na roboczej części próbki, na której określa się wydłużenie.
Długość próbki (L t [mm]).
Całkowita długość próbki.
- 2 -
Długość pomiarowa końcowa (L u [mm]).
Długość pomiarowa próbki po rozerwaniu.
Powierzchnia przekroju początkowego próbki (S o mm 2 ]).
Powierzchnia przekroju poprzecznego próbki na długości pomiarowej mierzona przed roze-
rwaniem.
Powierzchnia przekroju końcowego (S u [mm 2 ]).
Powierzchnia przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania.
Bezwzględne wydłużenie próbki po rozerwaniu (
∆
L [mm]).
L=L u - L o [mm]
Względne wydłużenie próbki proporcjonalnej po rozerwaniu (A p [%]).
∆
A
= ∆ 0
L
100
[%]
p
L
gdzie: p - wskaźnik wielokrotności średnicy d o lub wielokrotności 1.13
√
S o .
Względne wydłużenie równomierne próbki okrągłej (A r [%]).
A= d - d
d
2
2
0
r
100 [%]
r
r
Względne przewężenie próbki (Z %).
Względne przewężenie próbki okrągłej
Z = d d
d
2
−
2
0
u
100
[%]
r
Względne przewężenie próbki płaskiej
Z = S - S
S
0
u
100 [%]
0
Siła rozciągająca (F [N]).
Siła działająca na próbkę w określonej chwili badania.
Naprężenie rozciągające (R [MPa]).
Naprężenie wyrażone stosunkiem siły F, do przekroju początkowego próbki S o .
Umowna granica sprężystości (R 0,05 [MPa]).
Naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej, wywołującej w próbce umowne wy-
dłużenie
trwałe x wynoszące 0.05% długości pomiarowej L e ; w technicznie uzasadnionych przypad-
kach dopuszcza się określenie granicy sprężystości przy wydłużeniach trwałych mniejszych
niż 0.05%.
- 3 -
 
R =
F
S
0,05
[MPa]
0,05
0
Umowna granica plastyczności (R 0,2 [MPa]).
Naprężenie odpowiadające działaniu siły rozciągającej, wywołującej w próbce umowne wy-
dłużenie trwałe x wynoszące 0.2% długości pomiarowej L e ; w technicznie uzasadnionych
przypadkach dopuszcza się określenie umownej granicy plastyczności przy innych wydłuże-
niach trwałych w granicach 0.05-0.5%.
R =
F
S
0,2
[MPa]
0,2
0
Siła odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności (F e [N]).
Siła przy której występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki; dla określonych
materiałów rozróżnia się siłę F eH odpowiadająca górnej granicy plastyczności oraz siłę F eL
odpowiadająca dolnej granicy plastyczności.
Wyraźna granica plastyczności (R e [MPa]).
Naprężenia odpowiadające działaniu siły F e .
R = F
S
e
e
[MPa]
0
Rozróżnia się górną granicę plastyczności R eH , w której naprężenie odpowiada pierwszemu
szczytowi obciążenia, zarejestrowanemu przy badaniu materiału oraz dolną granicę plastycz-
ności R eL odpowiadającą najmniejszej wielkości naprężenia przy wyraźnym wzroście wydłu-
żenia; w przypadku, gdy występuje więcej niż jedno minimum pierwszego z nich nie bierze się
pod uwagę.
ajwiększa siła (F m [N]).
Największa siła rozciągająca działająca na próbkę.
Wytrzymałość na rozciąganie (R m [MPa]).
Naprężenie odpowiadające działaniu siły F m .
R =
F
S
m
[MPa]
m
0
Siła rozerwania (F u [N]).
Siła rozciągająca w chwili rozerwania próbki.
Naprężenie rozrywające (R u [MPa])
Naprężenie odpowiadające działaniu siły F m .
- 4 -
308864030.008.png
R = F
S
u
[MPa]
u
u
Współczynnik sprężystości wzdłużnej (E [MPa]).
Stosunek naprężenia R do odpowiadającego mu wydłużenia względnego A p w zakresie, w któ-
rym krzywa rozciągania jest linią prostą.
Podatność maszyny (K [mm/N]).
Stosunek zmiany odległości między uchwytami maszyny wytrzymałościowej do zmiany siły
obciążającej.
Powiększenie skali wydłużeń (
α
).
Stosunek
∆
l odczytanego na wykresie do rzeczywistego
∆
l próbki.
3.2. Wykresy rozciągania
Zachowanie się badanego materiału w czasie próby rozciągania najlepiej obrazuje wykres
rozciągania, przedstawiający zależności między obciążeniem i odpowiadającym mu przyro-
stem długości próbki F -
∆
l. Wykres taki jest w czasie próby samoczynnie kreślony przez zry-
warkę (rys.3.1).
Początkowo, ze wzrostem obciążenia wydłużenia są bardzo małe, po odciążeniu próbka
powraca do pierwotnej długości, nie można stwierdzić żadnych trwałych wydłużeń, wykres
Rys. 3.1. Wykres rozciągania
jest linią prostą. Liniowa zależność wykresu w początkowej jego fazie (F < F 0,05 ) stanowi do-
- 5 -
308864030.009.png 308864030.010.png 308864030.001.png 308864030.002.png 308864030.003.png 308864030.004.png 308864030.005.png 308864030.006.png 308864030.007.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin