vmat2 v3 ispitivanje zatezanjem

1

VJEŽBA 3 – ISPITIVANJE ZATEZANJEM

Strana - 1

3.1 Dijagram napon-jedinično izduženje - Hook-ov dijagram

VAŽNOVećina mašinskih elemenata konstruiše se tako da pri opterećenju imaju SAMO ELASTIČNU DEFORMACIJU!Stoga je bitno poznavati pri kojem nivou opterećenja (napona) počinje plastična deformacija:

Inženjerski (računski) napon - zašto?

0

iI i

FS

σ = σI – inženjerski napon [MPa]Fi – sila [N]S0 – početna površina [mm2]

Stvarni napon - kako?

iS i

S

FS

σ =σS – stvarni napon [MPa]Fi – sila [N]SS – stvarna površina [mm2]

MAŠINSKI FAKULTET SARAJEVO - Materijali 2 - Vježbe


Strana - 2

3.2 Plastičnost, elastičnost i žilavost na osnovu dijagrama napon-jedinično izduženje

Primjer dijagrama napon-jedinično izduženjeza krt i žilav materijal


2


Strana - 3

3.3 Karakteristike (pokazatelji) čvrstoće (E, Rv, Rm)

E [GPa] – Young-ov modul elastičnosti

E σε

=

Hook-ov zakondefinira linearnu zavisnost između napona i jediničnog izduženjavrijedi za:σmax= σe [MPa] - granica elastičnosti

σ [MPa] – napon sa Hook-ovog pravca (do granice elastičnosti)ε – jedinično izduženje

~ ( )E tgσ αε

=

0 0

0

0

00

važi pri

FS F lE l S ll

Fl l ES

σε

⋅= = =

Δ ⋅ Δ

Δ = → =

fiktivno:Young-ov modul je napon potreban da se dužina epruvete dvostuko poveća

Young-ov modulkarakteriše otpornost

materijala prema deformisanju



Strana - 4

Rv [MPa] – granica razvlačenja (gornja i donja granica razvlačenja, tehnička granica razvlačenja)


0

vv

FRS

= Fv [N] – sila pri kojoj dolazi do značajnije (plastične) deformacije u materijaluS0 [mm2] – početna površina poprečnog presjeka

Rvg [MPa] – gornja granica razlačenja

Rvd [MPa] – donja granica razvlačenja

R0,2 [MPa] – tehnička granica razvlačenja


3


Strana - 5


Rm [MPa] – zatezna čvrstoća

0

mm

FRS

= Fm [N] – maksimalna sila kojom je materijal opterečen u toku ispitivanja prij lomaS0 [mm2] – početna površina poprečnog presjeka

Rm [MPa] – zatezna čvrstoćamaksimalni napon koji materijal može podnjeti prije nego što dođe do loma pri zatezanju

Epruveta za ispitivanje zatezanjem- prije ispitivanja- nakon ispitivanja (loma)



Strana - 6

3.4 Karakteristike (pokazatelji) plastičnosti (A, Z)

A [%] – procentualno izduženje nakon loma

0

0 0

100% 100%KK l llAl l

−Δ= ⋅ = ⋅ lK [mm] – dužina nakon loma

ΔlK [mm] – izduženje nakon lomal0 [mm] – početna dužina

Z [%] – procentualno suženje poprečnog presjeka (kontrakcija presjeka)

0

0 0

100% 100%KS SSZS S

−Δ= ⋅ ⋅ ⋅

SK [mm2] – površina poprečnog presjeka nakon lomaΔS [mm2] – promjena (smanjenje) poprečnog presjekaS0 [mm2] – početna površina poprečnog presjeka

Tipovi lomovapri ispitivanju zatezanjem


4


Strana - 7

3.5 Standardne epruvete za ispitivanje zatezanjemu skladu sa EN 10002 (DIN 50125)


VJEŽBA 3 – ISPITIVANJE ZATEZANJEM3.6 Uticaj temperature na mehaničke osobineSa porastom temperature kod metala i legura dolazi do:

-rasta plastičnosti i žilavosti,

-pada granice razvlačenja, zatezne čvrstoće i modula elastičnosti.

Deformacija

Nap

on

Porast temperature

Korisno pri obradi metala toplom plastičnom deformacijom!!!

Strana - 21MAŠINSKI FAKULTET SARAJEVO - Materijali 2 - Vježbe

5


Strana - 9

ZADATAK 1Za dati materijal sa slike izračunati: Young-ov modul elastičnosti, granicu razvlačenja, zateznu čvrstoću i procentualno izduženje nakon loma?

Rješenje:- Young-ov modul elastičnosti

Za 0,2% (sa dijagrama 0,002) deformacije očitavamo:

- Granica razvlačenja:

- Zatezna čvrstoća:

Sa dijagrama očitavamo (maksimalni napon):

- Procentualno izduženje (plastična deformacija):

66300 10 69767 10 70

0,0043PaE Pa GPaσ

ε⋅ ⋅

= = = ⋅ ≈

0,2 410 R MPa=

480 mR MPa=

0,08 stvarno izduženje u trenutku loma0,08 100% 8% procentualno izduženje u trenutku loma

K

K

εε

= −= ⋅ = −



Strana - 10

ZADATAK 2Šipka od ugljičnog čelika, prečnika 10 mm izložena je sili od 50 000 N koja je izlaže naponu većem od granice razvlačenja. Izračunati izduženje šipke koje će se dogoditi pri djelovanju sile?Poznato je:E= 200 GPaRv= 600 MPaRm= 750 MPa

Rješenje:- Napon u šipci:

2 2 20

2 2

4 4 50000(10 ) 3,14

4200000 636,9 637

314

F F F NdS d mm

N N MPamm mm

σπ π

⋅ ⋅ ⋅= = = = =

⋅ ⋅ ⋅

= ⋅ = ≈

- Izduženje:

3

33

637 637200 200 10

637 0,00318 3,18 10200 10

MPa MPaE GPa MPaσε

−

= = = =⋅

= = = ⋅⋅

O kakvomizduženju je riječ?


6


Strana - 11

ZADATAK 3Šipka prečnika 10 mm od aluminijske legure 3003-H14 je izložena zatežućoj sili od 6 kN.Izračunati:a) Rezultujući prečnik šipkeb) Izračunati rezultujući prečnik ako je šipka izložena sili na pritisak od 6 kN?

Rješenje:

Poznato je:E= 70 GPaRv= 145 MPaRm= 150 MPaν= 0,33

a)

Na osnovu dobivenog rezultata možemo zaključiti da se radi o elastičnoj deformaciji, jer je σ < Rv,

pa možemo koristiti Hook-ov zakon:

b)Za naprezanje na pritisak promjena prečnika εd će biti ista po intenzitetu samo suprotnog znaka:

2 2 2 2 20

4 4 6000 24000 76,4 76(10 ) 3,14 314

4

F F F N N N MPadS d mm mm mm

σπ π

⋅ ⋅ ⋅= = = = = ⋅ = ≈

⋅ ⋅ ⋅

63

9

76 76 10 1,09 1070 70 10

MPa PaE GPa Paσε −⋅

= = = = ⋅⋅

3 4(0,33) (1,09 10 ) 3,6 10dε υ ε − −= ⋅ = − ⋅ ⋅ = − ⋅

400

0

( 1) 10 ( 3,6 10 1) 9,9964d dd d d d mm mm

dε ε −−

= ⇒ = + = ⋅ − ⋅ + =

43,6 10dε −= + ⋅ 40 ( 1) 10 ( 3,6 10 1) 10,0036dd d mm mmε −= + = ⋅ + ⋅ + =

Negativna vrijednost odnosa između deformacije u pravcu upravnom na pravac dejstva sile i deformacije u pravcu dejstva sile naziva se Poasonov koeficijent:

ν= − (εx / εy)


vmat2 v3 ispitivanje zatezanjem

Documents