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 ) C E L Ć W I C Z E N I A
Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki przeprowadzania ścisłej próby rozciągania oraz wyznaczenie modułu Younga (współczynnika sprężystości podłużnej) E materiału otrzymanej do badania próbki.
I I ) O B O W I Ą Z U J Ą C Y Z A K R E S W I A D O M O Ś C I
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 dzia- łania ekstensometru mechanicznego z czujnikami zegarowymi, budowa i zasada działania zrywarki ZD5, budowa i zasada działania maszyny wytrzymałościowej FS-LFM-100.
I I I ) L I T E R A T U R A
1) Dziewiecki K., Misiak J.: Ćwiczenia laboratoryjne z wytrzymałości ma- teriałów, Wyd. WSI Radom 1996, ćwiczenie 2.2: „Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania”
2) PN-91/H-04310 Próba statyczna rozciągania metali
I V ) S T A N O W I S K O D O B A D A Ń
UWAGA: Wyznaczanie modułu Younga przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej ZD5 lub FS-LFM-100.
V ) P R Z E B I E G Ć W I C Z E N I A
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=60.05 mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr mechaniczny z czujnikami zegarowymi. Baza pomiarowa ekstensometru wynosi Le=1000.5 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 zegaro- wymi i wyzerować go.
5) Przeprowadzić ścisłą próbę rozciągania metodą obciążania. Stosując napęd ręczny obciążać próbkę siłami 1000, 1500, 2000, ..., 5000N. War- tość 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.
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=120.05 mm. Na próbce umieszczony jest ekstensometr elektronicz- ny. Baza pomiarowa ekstensometru powinna wynosić Le=75mm.
UWAGA: Czynności związane z obsługą maszyny wytrzymało- ściowej 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:
F
10.1F
0.05, F
k0.9F
0.05,
gdzie:F
0.05 – siłą odpowiadająca spodziewanej umownej granicy sprężystości badanego materiału, prędkość odkształcenia 630MPa/s.
3) Dokonać odpowiednich ustawień w programie sterującym (zwrócić uwagę na zgodność ustawienia bazy ekstensometru z jej rzeczywi- stym 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
F
k zatrzymać maszynę (funkcja STOP).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( L
e).
15) Wyłączyć program sterujący.
16) Wyłączyć maszynę.
17) Wykonać sprawozdanie z ćwiczenia.
Opracowanie wyników pomiaru przeprowadzonych na maszynie ZD5
Wyniki pomiaru (Fi, Lei) (siła, wskazanie eksten- sometru) nanieść w układzie współrzędnych i aproksy- mować je prostą o równaniu
F a L b e
Poszukiwaną wartość modułu Younga obliczyć jako
0
Le
E a S
gdzie: Le − długość bazy ekstensometru, S0 − pole powierzchni przekroju poprzecznego pręta
Le [mm]
F [N]
