آزمايشگاه مقاومت مصالح

كليه قطعاتي كه در ماشين ها و دستگاه هاي صنعتي به كاربرده مي شود داراي مقاومت و سختي هاي مربوط به خود هستند كه مهندسين بعد از طرح و نيروي يك ماشين يا يك دستگاه صنعتي و كليه محاسبات مربوط به نيروهاي وارده بر هر قطعه از اين دستگاه ها مي بايست كه قطعات فوق و يا قطعه اي با همان جنس از نظر سختي و مقاوت شان مورد آزمايش قرار مي دهند تا متوجه شوند آيا قطعات مزبور تحمل نيروها و يا تنش هاي وارد برخود را دارند يا نه.

اين سختي هاي قطعات توسط ماشين ها و دستگاه هاي مختلف آزمايش مي شوند.
مقاومت مصالح: وقتي جسمي تحت تأثير نيروي خارجي قرار گيرد بر حسب مقدار و نحوه تأثير نيرو از خود مقاومت هاي مختلفي نشان مي دهد علمي كه نحوه اثر نيرو بر اجسام و عكس العملي كه آنها از خود نشان مي دهند و بررسي مي كنند مقاومت مصالح گويند.

استحكام يا مقاومت:
حداكثر ايستايي قواي داخلي جسمي در مقابل نيروهاي خارجي
تنش:
براي سنجش استحكام جنس معمولاً نيرويي كه در واحد سطح اثر مي كند به حساب آورد و آن را تنش گويم.
تنش نيرو بر حسب نيوتن و نيرو بر حسب N و A سطح مقطع بر حسب ميلي متر مربع
مثال: به جسمي نيروي كششي ۱۸۰۰ نيوتن وارد مي شود تعيين كنيد جسم تأثير چه تنشي قرار مي گيرد؟
۶=۲*۳

مثال: در صورتي كه تنش مجاز قطعه اي دايره شكل برابر ۳۰۰ مگا پاسكال باشد و تحت اثر نيروي محوري ۱۰ كيلو نيوتن قرار گيرد حداقل قطر مقطع چقدر بايد باشد؟
عنوان آزمايش: رفتار مواد در مقابل نيروهاي كششي

هدف آزمايش:
بررسي رفتار الاستيكي و بيشتر پلاستيكي مواد به كمك نمودار تنش و تغيير بُعد نسبي انجام مي گيرد براي به دست آوردن چنين نمودارهايي بيشتر از آزمايش كششي استفاده مي شود به كمك اين آزمايش نه تنها مي توان رفتار الاستيكي و مواد را پيشگويي كرد بلكه مي توان تعداد زيادي از خواص مكانيكي مواد از قبيل انعطاف پذيري، مقاومت كششي حد الاستيكي و مدول الاستيكي، حد تسليم و استحكام شكست كه براي كاربرد صنعتي مواد حائز اهميت است را تأييد كرد به وسيله اين آزمايش و رسم دياگرام تنش و تغيير طول نسبي مي توان اطلاعات لازم را دربارة چگونگي تأثير نيرو به ذرات جسم و عكس العملي كه جسم با افزايش نيرو از خود نشان مي دهد به دست آورد.

عمده ترين عوامل مؤثر بر نمودار در اين آزمايش:
تأثير درجه حرارت و سرعت كشش
وسايل مورد نياز:
۱- دستگاه كشش ۲- قطعه فولادي

مشخصات قطعه:

نحوة آزمايش:
قطعه فولادي را بين دو گيره دستگاه مي بنديم و تحت تأثير نيرو قرار مي دهيم و ازدياد طول را نوشته و عمل فوق را با نيروهاي بيشتر تا آنجا ادامه مي دهيم كه جسم از هم گسيخته شود حال اگر مشخصات به دست آمده در آزمايش را در روي محور مختصاتي كه محور عمودي آن تنش بوده و محور افقي آن كرنش را نشان مي دهد منتقل كنيم و به هم وصل كنيم دياگرام زير به دست مي آيد.
۵/۸ ۴/۸ ۸ ۸ ۵/۷ ۷ ۵/۶ ۶ ۵/۵ ۵ ۵/۴ ۴ ۳ ۵/۲ ۲ ۵/۱ ۱ F
61/3 84/2 3/2 96/1 34/1 03/1 89/0 72/0 64/0 58/0 49/0 49/0 4/0 34/0 39/0 23/0 15/0

۹۲/۱۷۶ ۲۳/۱۵۹ ۵۴/۱۴۱ ۱۵/۱۰۶ ۴۶/۸۸ ۷۷/۷۰ ۰۷/۵۳ ۳۸/۳۵
۰۱۹/۰ ۰۱۸/۰ ۰۱۶/۰ ۰۱۳/۰ ۰۱۱/۰ ۰۰۹/۰ ۰۰۷/۰ ۰۰۵/۰

۷۳/۳۰۰ ۲۳/۲۹۷ ۰۸/۲۸۳ ۰۸/۲۸۳ ۳۹/۲۵۶ ۶۹/۲۴۷ ۲۳۰ ۳۱/۲۱۲ ۶۲/۱۹۴
۱۲/۰ ۰۹۴/۰ ۰۷۶/۰ ۰۶۵/۰ ۰۴۴/۰ ۰۳۴/۰ ۰۲۹/۰ ۰۲۴/۰ ۰۲۱/۰

********
نمودار افقي صفحه ۵
********

آزمايشگاه مقاومت مصالح

E : حد الاستيك
حدي است كه زير آن اگر نيرو را حذف كنيم جسم به حالت اوليه بر مي گردد. در اين منطقه تغييرات تنش با تغييرات افزايش طول نسبي متناسب است. تنش در اين حد را تنش الاستيك گفته و با نمايش مي دهند.

S : حد رواني
حدي است كه با حذف نيرو جسم كاملاً به حالت اوليه خود برنمي گردد و يك تغيير طول دائمي جزئي در آن پديد مي آيد كمي بالاتر از اين حد جسم به حالت رواني خود رسيده يعني لايه هاي كريستالي از محل خود شروع به حركت كرده و با ثابت ماندن تنش اضافه طولي در جسم مي شود كه از آن به بعد براي ادامه آزمايش نياز به افزايش تنش داريم يعني در پايان اين حد ذرات داخلي جسم حداكثر تلاش خود را براي جلوگيري از تغيير طول بيشتر شروع خواهند كرد. تنش در اين حد را تنش رواني گفته و با علامت نمايش مي كند.

B : حد شكست
حدي است كه در آن جنس از محل ضعيف ترين سطح مقطع به طور ناگهاني شروع به لاغرشدن مي كند و سپس به دليل تقليل سطح ادامه آزمايش با نيروي كمتري امكان پذير است. اين حد را تنش ماكزيمم گفته و با علامت مشخص مي كنند.تنش كششي كليه فولادها از طرف كارخانه سازنده مشخص مي شود مثلاً st37 مشخص كننده فولادي است كه استحكام آن ۳۷۰ نيوتن بر ميلي متر مربع مي باشد.

Z : حد انقطاع:
حدي است كه در آن مقطع جسم از هم باز شده و جسم پاره مي شود.

قانون هوك:
در زير حد الاستيسيته ازدياد طول نسبي متناسب با تنش مي باشد در دياگرام تغيير طول نسبي و تنش چون منحني تغييرات قبل از حد الاستيسيته به صورت يك خط مستقيم مي باشد لذا مي توان ضريب زاويه آن را به صورت زير نوشت.
واحد
براي هر فلز ضريب زاويه منحني فوق مقدار ثابتي است كه آن را با حرف E نشان داده و با نام مدول الاستيسيته مشخص مي كنند كه مقدار آن از طرف كارخانه سازنده براي هر فلز مشخص شده است.
TanQ=E

انواع شكست ها در كشش تك محوري:
الف) شكست ترد ب) شكست نرم ج) شكست مختلط

محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه:
هدف از آزمايش: يكي از پارامترهاي مواد كه مي بايست در صنعت مورد محاسبه قرار گيرد تا فنس «چقرنگي» به عبارت ديگر ميزان انرژي جذب شده توسط ماده قبل از لحظه شكست كه معياري از مقاومت به ضربه مواد مي باشد.
يك ماده با وجود انعطاف پذيري و استحكام بالايي كه دارد تحت تأثير عواملي مي تواند تُرد و شكننده شود بدين صورت كه تحت آن شرايط تمايل به يك شكست ناگهاني با مقدار بسيار كمي تغيير شكل پلاستيكي پيدا مي كند طبيعتاً اين پديده مي تواند خطراتي را به دنبال داشته باشد.

عمده ترين عوامل موثر:
۱- درجه حرارت پايين
۲- سرعت هاي بالا وارد آمدن تنش
۳- حالت تنش سه محوري