آزمایشگاه مقاومت مصالح

آزمایش (۱):تنش – کرنش
مقدمه:آزمایش کشش یکی از معمولی ترین آزمایشهای کاربردی در مقاومت مصالح بوده و هم چنین یکی از مهمترین آزمایش های مکانیکی است که جهت بدست آوردن خواص مورد استفاده قرار می گیرد . برای طراحی قطعات ،سازه ها یا آنالیز و محاسبه تنش و تغییر شکل سازه ها ناچاریم مشخصات مکانیکی از قبیل مدل الا سیستم E ،ضریب پراسون ،تنش تسلیمOY̕و تنش تنهایی و شکل پذیری را داشته باشیم .

هدف از آزمایش کشش :
بررسی رفتار تنش ـ کرنش فلزات و بدست آوردن مشخصات مکانیکی آنها میباشد . از جمله درصد کاهش سطح مقطع ، درصد ازدیاد طول ، تنش تسلیم و…
طریقه آزمایش:ابتدا چهار جنس مختلف از مواد را انتخاب می کنیم از قبیل مس،فولاد،برنج،آلومینیم و آنها در داخل دستگاه تست خستگی قرار می دهیم و به آرامی به هر جنس نیروهای پیوسته و منظم وارد می کنیم و با هر بار ازدیاد نیرو ازدیاد طول را یادداشت میکنیم و نمودار این نیروها را در نمودار تنش-کرنش رسم می کنیم و از نمودار نقطه تسلیم و نقطه شکست هر جنس را پیدا می کنیم.

فولاد ← نیروها و ازدیاد طول آن در دستگاه کشش.
قطر اولیهd=6mm
طول اولیهL=3.3mm
قطر محل شکست۳٫۷mm

برنج ← نیروها و ازدیاد طول برنج
-برنج شکست نزد دارد و شکست نزد برگشت و انعطاف پذیر نیست.
قطر اولیه ۶mm
طول اولیه ۳٫۳mm
قطر محل شکست۰٫۷mm

مس ← نیروها و ازدیاد طول برای آن
-گلویی وقتی که عقربه سیاه از قرمز جدا شد.
قطر اولیه ۶mm
طول اولیه ۳٫۳mm
قطر محل شکست۲٫۵mm

آلومینیوم ← نیروها و ازدیاد طول آن
قطر اولیه ۶mm
طول اولیه ۳٫۳mm
قطر محل شکست۱٫۸۵mm

هدف از آزمایش خستگی :
بدست آوردن خستگی که همراه با اعمال نیرو و پیچش بر روی یک میله اعمال می گردد.
طریقه آزمایش خستگی:
در این آزمایش تنش خمشی باعث ایجاد نقص در قطعه کار ما می شود.که این پدیده همراه با چرخش مداوم بوده و خستگی را سبب می شود.(اثر بار چرخه ای)،سرعت موتور a.c. حدود ۲۸۸۰rpm می باشد.

بارهای نوسانی که منجر به تنش های نوسانی می گردد که همواره خطرناکتر از بارهای استاتیکی هستند که یکباره اعمال می شوند.با افزایش چرخه های نوسان تنش مجاز کاهش می یابد.در این حالت حتی تنشی زیر تنش تسلیم که ماده در فاز الاستیک قرار دارد ممکن است داخل قطعه دچار تغییر شکل پلاستیک شود که سبب از بین رفتن قطعه می شود. تعداد دقیق چرخه های بار در گسیختگی قطعه نقش موثری دارد.در این آزمایش هم چنین سطح مقطع و تغییر در آن را بررسی خواهیم کرد.
-استحکام خستگی تحت بار معکوس شونده:
wσ استحکامی که ماده حتی در N=10×۱۰۶ دور نیز در آن از بین نرود( برخی از فولادها) که در این حالت گفته می شود که گسیختگی ناشی از خستگی رخ نداده قطعه دارای عمر بی نهایت است.

حد خستگی:
تنش هایی که در آنها ماده قبل از رسیدن به N=10×۱۰۶ دور باعث از بین رفتن ماده می شود.حد خستگی نام دارد.در این حالت تعداد دورهایی N باید در کنار wσ در داخل پرانتز نوشته می شود.
σw (5×۱۰۵)=۲۲۰
حد دوام :
دوام یک ماده بستگی به دور N دارد. تا زمانی که در بار شخص قطعه بشکند.شدت بار در اثر تنش متوسط و دامنه تنش تناوبی داخل پرانتز ذکر می گردد.N(+50۱۰۰)=۲۰۶×۱۰۵

قطر نمونه آزمایشی d=8mm
MB=f.a

نمونه های آزمایشی

هدف آزمایش:
-آزمایش برش برای تخمین زدن مقاومت مواد در برابر تنش برش بکار برده می شود که تعریف تنش برشی به شکل زیر خواهد بود:
تنش برشی: تنشی است که بر اثر اعمال نیروی مماس بر سطح مقطع در مقطعی که تنش بیشینه است رخ می دهد و از رابطه زیر محاسبه می شود:
شرح آزمایش:
-در واقع ماهیت این تنش در آزمایش ما همان چیزی است که بیشتر در پین ها رخ می دهد.
در اثر نیروی وارده قطعه مورد نظر تحت تنش قرار گرفته و در مقدار مشخص نیروی برشی جدایش رخ می دهد.
مقدار محاسبه شده توسط این آزمایش در وسایلی چون:پیچ های اندازه گیری- پین ها- پیچ ها و همین طور محاسبه نیروی لازم برای برش و سوراخ کاری به کار می رود که در شکل به صورت زیر می باشد.

تنش برشی دوتایی ← نیز وجود دارد که در شکل زیر این گونه نشان داده شده است:

-ما در این آزمایش چهار نوع نقطه در نظر داریم که این قطعات از قبیل مس،فولاد،برنج و آلومینیوم می باشند که قطر همه آنها برابر ۶mm می باشد که تنش برش آنها از رابطه فوق محاسبه می شود و برای بدست آوردن سطح مقطع یعنی مقدار A از فرمول استفاده می کنیم.

۱)مس ← تنش برشی دو طرفه ← شکست مس آهسته و نرم و بدون صدا بوده
عقربه قرمز→ F=11.25kn
2)برنج ← تنش برشی دو طرفه ← شکست برنج به طور پیوسته و سریع و با صدا می باشد
عقربه قرمز → F=17.3kn
3)آلومینیوم ← تنش برشی دو طرفه- خیلی نرم و بدون صدا می باشد.
عقربه قرمز → F=8.2kn
4)فولاد ← در مورد فولاد باید گفت که به دلیل بالا بودن استحکام با دستگاه یونیورسال گانت نمی شکند یعنی تنش برشی ندارد و نیروی لازم دارد تا دچار تنش برشی شود که این دستگاه توانایی اعمال این نیروی را به اندازه کافی ندارد.بیشتر برای ساختن پین ها از پین فولادی استفاده می شود.