Próba ściskania metali Politechnika Rzeszowska Katedra Samolotów i Silników Lotniczych Ćwiczenia Laboratoryjne z Wytrzymałości Materiałów Temat ćwiczenia: Próba ściskania metali Wg normy: PN-57 H-04320 Próba statyczna ściskania metali

CEL PRÓBY DIN 50106:1978-12 – odpowiednik niemiecki Norma PN-57 H-04320 została wycofana z użytku bez wprowadzenia normy zastępczej. Instrukcja powstała w oparciu o ww. normę jednakże ze względu na wprowadzony w międzyczasie układ jednostek SI oraz ogólnoświatowe zmiany oznaczeń, nie jest jej kopią 1:1. DIN 50106:1978-12 – odpowiednik niemiecki

Zwyczajowo próbę ściskania dzieli się na dwa rodzaje: CEL PRÓBY Zwyczajowo próbę ściskania dzieli się na dwa rodzaje: Próba zwykła – polega na wyznaczeniu: wytrzymałości na ściskanie w przypadku, gdy próbka podczas próby ulega zniszczeniu, wyraźnej granicy plastyczności, skrócenia względnego, krzywej zależności naprężeń w funkcji skróceń. Próba ścisła – polega na wyznaczeniu: współczynnika sprężystości podłużnej przy ściskaniu, umownej granicy sprężystości, umownej granicy plastyczności.

F 𝑹= 𝑭 𝑺 ≤ 𝒌 𝒄 PODSTAWY TEORETYCZNE W czasie próby ściskania próbka poddana jest działaniu jednoosiowego stanu naprężenia, którego wartość można wyznaczyć ze wzoru: 𝜎 𝜏 𝜎 2 F 𝑹= 𝑭 𝑺 ≤ 𝒌 𝒄

PRÓBKI DO BADAŃ Do próby stosuje się próbki o przekroju okrągłym. Średnica próbki d0 zależy od: Wymiarów i kształtu materiału, z którego pobrano odcinki próbne Największej siły ściskającej generowanej przez maszynę wytrzymałościową 𝒉 𝒅 𝟎 Zaleca się stosować średnice próbek 10, 20 lub 30 mm. Wysokość próbki h zależy od rodzaju próby i sposobu pomiaru odkształceń: ℎ=𝑥∙ 𝑑 0 W którym: x=1,5 – dla próbek krótkich przeznaczonych do próby zwykłej x=3 – dla próbek długich przeznaczonych do próby ścisłej – bez wyznaczania E x=10 – dla próbek długich przeznaczonych do wyznaczania modułu E

Warunki pomiaru

Warunki próby – urządzenia do prób Próbę przeprowadza się na uniwersalnych maszynach wytrzymałościowych z napędem elektromechanicznym lub hydraulicznym. Przyrost naprężeń nie powinien przekroczyć 10MPa/s Głowica pomiaru siły – nominalna wartość siły 50kN Względne wartości niepewności pomiaru: 0,12% nominalnej wartości siły

Metody wyznaczanie modułu Younga Siecznych – wyznaczona linia przechodzi przez dwa punkty Linia regresji (linia najlepszego dopasowania) – wyznaczana za pomocą metody najmniejszych kwadratów Stycznych – linia styczna do wykresu w punkcie. Obszar ±10 punktów.

Przebieg badania

Czynności przed rozpoczęciem próby: Przebieg ćwiczenia Czynności przed rozpoczęciem próby: Dokonać pomiaru średnicy początkowej 𝑑 0 próbki za pomocą śruby mikrometrycznej z dokładnością 0,02mm. Ustawić próbkę tak aby oś próbki pokrywała się z osia maszyny i środkiem kulistego przegubu płyty naciskowej.

ŚCISKANIE MATERIAŁÓW PLASTYCZNYCH Etapy deformacji ściskanej próbki w przypadku metali plastycznych

ŚCISKANIE METALI KRUCHYCH

𝑅 𝑐 0,01 = 𝐹 𝑐 0,01 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] 𝑅 𝑐 0,2 = 𝐹 𝑐 0,2 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] TERMINY I DEFINICJE UMOWNA GRANICA SPRĘŻYSTOŚCI Jest to naprężenie, którego osiągnięcie powoduje trwałe skrócenie próbki o 0,01% początkowej długości pomiarowej. 𝑅 𝑐 0,01 = 𝐹 𝑐 0,01 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] UMOWNA GRANICA PLASTYCZNOŚCI Jest to naprężenie, którego osiągnięcie powoduje trwałe skrócenie próbki o 0,2% początkowej długości pomiarowej. 𝑅 𝑐 0,2 = 𝐹 𝑐 0,2 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎]

𝑅 𝑝𝑙𝑐 = 𝐹 𝑝𝑙𝑐 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] 𝑅 𝑐 = 𝐹 𝑐 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] TERMINY I DEFINICJE WYRAŹNA GRANICA PLASTYCZNOŚCI Jest to naprężenie, przy którym występuje skrócenie próbki bez zwiększenia, a nawet przy zmniejszeniu siły obciążającej. 𝑅 𝑝𝑙𝑐 = 𝐹 𝑝𝑙𝑐 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎] WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE Jest to naprężenie odpowiadające sile ściskającej powodującej zniszczenie próbki. 𝑅 𝑐 = 𝐹 𝑐 𝑆 0 [𝑀𝑃𝑎]

TERMINY I DEFINICJE ∆𝑙= 𝑙 0 − 𝑙 𝑢 [𝑚𝑚] SKRÓCENIE BEZWZGLĘDNE Jest to różnica pomiędzy pierwotną długością pomiarową próbki a długością pomiarową zmierzoną po jej odkształceniu. ∆𝑙= 𝑙 0 − 𝑙 𝑢 [𝑚𝑚] SKRÓCENIE WZGLĘDNE Jest to stosunek skrócenia bezwzględnego do pierwotnej długości pomiarowej próbki. 𝑎 𝑐 = ∆𝑙 𝑙 0 = 𝑙 0 − 𝑙 𝑢 𝑙 0 [𝑚𝑚] Można je także wyrazić w procentach długości pomiarowej: 𝑎 𝑐 = ∆𝑙 𝑙 0 ×100 [%]

TERMINY I DEFINICJE 𝐸 𝑐 = 𝑅 𝑎 𝑐 [𝑀𝑃𝑎] 𝐸 𝑐 = 𝐹∙𝑙 0 𝑆 0 ∙∆𝑙 [𝑀𝑃𝑎] WSPÓŁCZYNNIK SPRĘŻYSTOŚCI PODŁUŻNEJ PRZY ŚCISKANIU Jest to stosunek naprężenia do wywołanego nim skrócenia w zakresie odkształceń sprężystych. 𝐸 𝑐 = 𝑅 𝑎 𝑐 [𝑀𝑃𝑎] 𝐸 𝑐 = 𝐹∙𝑙 0 𝑆 0 ∙∆𝑙 [𝑀𝑃𝑎]

SPRAWOZDANIE

Zawartość sprawozdania – Wytyczne ogólne Na pierwszej stronie sprawozdania należy umieścić tabelę nagłówkową. Rysunki wykonać w ołówku. Wykresy wykonać na papierze milimetrowym. Wyniki, w wiarę możliwości, zestawiać w tabelach. Sprawozdanie należy wykonać czytelnie – SPRAWOZDANIA NIECZYTELNE ZOSTANĄ ODRZUCONE.

Zawartość sprawozdania Oznaczenie próby według odpowiedniej normy. Materiał próbki. Rysunek wykonawczy próbki. Rysunek zdeformowanej/zniszczonej próbki. Wyniki badania: Wyniki otrzymane z maszyny wytrzymałościowej. Wyniki obliczeń manualnych z podaniem błędów. Porównanie wyników - ocena. Wykres ściskania w układzie F(Δl) - wydruk. Wykres ściskania w układzie R(e). Sformułować wnioski z ćwiczenia.

Zawartość sprawozdania – tabela nagłówkowa