Báo cáo thí nghiệm môn sức bền vật liệu bài 1 thí nghiệm kéo thép

Bi u ểu đồ kéo thép c a ủa m u ẫu 1 Nh n ận xét quá trình kéo m u: ẫu -Đầu tiên, kẹp mẫu thép vào máy kéo thép và bắt đầu tăng lực kéo, ở giai đoạn thứ nhất khitải tác dụng lên mẫu từ 0

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP Hồ Chí Minh , tháng 1 năm 2024

MỤC LỤC

BÀI 1 THÍ NGHIỆM KÉO THÉP 2

1 Mục đích thí nghiệm: 2

2 Thiết bị thí nghiệm: 2

3 Các bước tiến hành: 4

4 Tính toán: 7

4.1 Xác định giới hạn chảy và giới hạn bền 7

4.2 Xác định độ dãn dài tương đối 𝜺 14

5 Nhận xét chung thí nghiệm kéo thép: 14

BÀI 2 XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI E CỦA THÉP 15

1 Mục đích thí nghiệm: 15

2 Thiết bị thí nghiệm: 15

3 Các bước tiến hành: 15

4 Tính toán: 15

5 Nhận xét: 18

BÀI 3 ỔN ĐỊNH THANH CHỊU NÉN 19

1 Mục đích thí nghiệm: 19

2 Thiết bị thí nghiệm: 19

3 Trình tự thí nghiệm: 19

4 Tính toán: 20

BÀI 1 THÍ NGHI M ỆM KÉO THÉP

1 M c ục đích thí nghi m: ệm:

- Làm quen với thiết bị và phương pháp thí nghiệm

- Đánh giá mối quan hệ giữa tải trọng và biến dạng khi kéo mẫu thép

- Xác định đặc trưng cơ học của thép:

+ Giới hạn chảy σc

+ Giới hạn bền σb

+ Độ dãn dài tương đối khi kéo đứt

2 Thi t ết bị thí nghi m: ệm:

- Thước kẹp, thước thép thẳng

Thước kẹp

Thước thẳng

- Cân kỹ thuật

- Dụng cụ kẻ vạch (để chia khoảng) lên mẫu

- Máy kéo - nén thủy lực WAW-1000E

- Đường kính thanh thép: 𝛟16 – 𝛟60

- Bước 2: Xác định chiều dài mẫu thép, cân trọng lượng mẫu thép ( dùng để xác định

đường kính tương đương dtđ khi tính toán)

- Bước 3: Dùng thước thép đo chiều dài L0 (bằng khoảng cách giữa 2 ngàm)

- Bước 4: Theo dõi quá trình tăng tải và biến dạng của mẫu, ghi lại các số liệu hiển thị trên

thiết bị thí nghiệm theo từng giai đoạn gia tải cho đến khi mẫu bị kéo đứt

Hình 1.1 Đo chiều dài mẫu thép

Hình 1.2 Cân mẫu thép

Hình 1.3 Kẹp mẫu thép vào máy kéo thép

Hình 1.4 Thanh thép bị máy kéo đứt

Chiều dài (mm)

Lực kéo chảy (kN)

Lực kéo đứt (kN)

Độ dãn (mm) Danh

Gân dọc

Gân xiên

STT dtd

(mm)

A (mm 2 )

Lực kéo chảy (kN)

Giới hạn chảy σc (daN/cm 2 )

Lực kéo đứt (kN)

Giới hạn bền σb (daN/cm 2 )

σc Trung bình

σb Trung bình

Mẫu

474,3(daN cm2 )

654,3(daN cm2)

 Trước khi kéo: Chiều dài L0= 548 mm

 Sau khi kéo: Chiều dài L1= 594 mm

- Đường kính tương đương:

Bi u ểu đồ kéo thép c a ủa m u ẫu 1

Nh n ận xét quá trình kéo m u: ẫu

-Đầu tiên, kẹp mẫu thép vào máy kéo thép và bắt đầu tăng lực kéo, ở giai đoạn thứ nhất khitải tác dụng lên mẫu từ 0 – 88 kN thì lực và biến dạng của mẫu tăng cùng nhau, đồ thị lúc này códạng là một đường thẳng Đây là giai đoạn đàn hồi của mẫu

-Tiếp theo, khi ta tăng tải tác dụng lên mẫu thì hệ số biến dạng tăng cao nhưng tải trọngtăng ít, đồ thị lúc này có dạng một đường cong lên xuống theo phương ngang của biểu đồ, đây là

giai đoạn chảy ứng với tải trọng khoảng 102,6 kN, giới hạn chảy là 5400 (daN/cm 2 ).

-Khi tăng tải lần 3 thì trên biểu đồ thấy được hệ số tải trọng và hệ số biến dạng của mẫutăng cao đột biến, đồ thị lúc này có dạng là một đường cong, đây là giai đoạn tái bền của mẫu với

tải trọng lớn nhất khoảng 122 kN và giới hạn bền là 6330 (daN/cm 2 ) Lúc này mẫu đã bắt đầu

xuất hiện dấu vết phá hoại

-Tăng tải lần 4 thì trên biểu đồ hệ số tải trọng bắt đầu lên xuống còn hệ số biến dạng vẫntiếp tục tăng, 1 lúc sau thì có tiếng nổ và mẫu bị đứt tại vị trí bị phá hoại ở giai đoạn tăng tải lần3

-Khi đo mẫu lại thì chiều dài của mẫu thép tăng thêm 46 mm, tổng chiều dài của mẫu là 595 mm

 M U ẪU 2:

- Kích thước mẫu 2:

 Trước khi kéo: Chiều dài L0= 553,5 mm

 Sau khi kéo: Chiều dài L2= 629,58 mm

- Đường kính tương đương:

Nh n ận xét quá trình kéo m u: ẫu

-Đầu tiên, kẹp mẫu thép vào máy kéo thép và bắt đầu tăng lực kéo, ở giai đoạn thứ nhất khitải tác dụng lên mẫu từ 0 – 88 kN thì lực và biến dạng của mẫu tăng cùng nhau, đồ thị lúc này códạng là một đường thẳng Đây là giai đoạn đàn hồi của mẫu

-Tiếp theo, khi ta tăng tải tác dụng lên mẫu thì hệ số biến dạng tăng cao nhưng tải trọngtăng ít, đồ thị lúc này có dạng một đường cong lên xuống theo phương ngang của biểu đồ, đây là

giai đoạn chảy ứng với tải trọng khoảng 67,4 kN, giới hạn chảy là 3500 (daN/cm 2 ).

-Khi tăng tải lần 3 thì trên biểu đồ thấy được hệ số tải trọng và hệ số biến dạng của mẫutăng cao đột biến, đồ thị lúc này có dạng là một đường cong, đây là giai đoạn tái bền của mẫu

với tải trọng lớn nhất khoảng 122,5kN và giới hạn bền là 6400 (daN/cm 2 ) Lúc này mẫu đã

bắt đầu xuất hiện dấu vết phá hoại

-Tăng tải lần 4 thì trên biểu đồ hệ số tải trọng bắt đầu lên xuống còn hệ số biến dạng vẫntiếp tục tăng, 1 lúc sau thì có tiếng nổ và mẫu bị đứt tại vị trí bị phá hoại ở giai đoạn tăng tải lần3

-Khi đo mẫu lại thì chiều dài của mẫu thép tăng thêm 45 mm, tổng chiều dài của mẫu là 594 mm

 M U ẪU 3:

- Kích thước mẫu 3:

 Trước khi kéo: Chiều dài L0= 555 mm

 Sau khi kéo: Chiều dài L3= 647,9 mm

- Đường kính tương đương:

Bi u ểu đồ kéo thép c a ủa m u ẫu 3

Nh n ận xét quá trình kéo m u: ẫu

-Đầu tiên, kẹp mẫu thép vào máy kéo thép và bắt đầu tăng lực kéo, ở giai đoạn thứ nhất khi

tải tác dụng lên mẫu từ 0 – 98 kN thì lực và biến dạng của mẫu tăng cùng nhau, đồ thị lúc này códạng là một đường thẳng Đây là giai đoạn đàn hồi của mẫu -Tiếp theo, khi ta tăng tải tác dụnglên mẫu thì hệ số biến dạng tăng cao nhưng tải trọng tăng ít, đồ thị lúc này có dạng một đườngcong lên xuống theo phương ngang của biểu đồ, đây là giai đoạn chảy ứng với tải trọng khoảng

98 kN, giới hạn chảy là 5330 (daN/cm 2 ).

-Khi tăng tải lần 3 thì trên biểu đồ thấy được hệ số tải trọng và hệ số biến dạng của mẫutăng cao đột biến, đồ thị lúc này có dạng là một đường cong, đây là giai đoạn tái bền của mẫuvới tải trọng lớn nhất khoảng 𝟏27,3 kN và giới hạn bền là

6900 (daN/cm 2 ) Lúc này mẫu đã bắt đầu xuất hiện dấu vết phá hoại.

-Tăng tải lần 4 thì trên biểu đồ hệ số tải trọng bắt đầu lên xuống còn hệ số biến dạng vẫntiếp tục tăng, 1 lúc sau thì có tiếng nổ và mẫu bị đứt tại vị trí bị phá hoại ở giai đoạn tăng tải lần3

-Khi đo mẫu lại thì chiều dài của mẫu thép tăng thêm 76,2 mm, tổng chiều dài của mẫu là 624.2 mm

1.1 Xác đ nh ị độ dãn dài t ương đ i ng ối

5 Nh n ận xét chung thí nghi m ệm: kéo thép:

- Qua ba thí nghiệm đã thực hiện như trên cho thấy các mẫu thép khi bị kéo đều qua 3 giai đoạn: đàn hồi, chảy dẻo, và tái bền

- Thép là vật liệu dẻo chịu kéo tốt

- Các kết quả chứng minh được thực tiễn và lý thuyết là hoàn toàn phù hợp

- Tuy nhiên trong các đồ thị có vài vị trí sai khác không đáng kể do nhiều nguyên nhân: sai số do người đọc số liệu, do trang thiết bị,…

BÀI 2 XÁC Đ NH ỊNH MÔ ĐUN ĐÀN H I ỒI E C A ỦA THÉP

- Máy kéo-nén thủy lực

- Cân điện tử, thiết bị đo biến dạng (sử dụng phần mềm trên máy tính có kết nối vớimáy kéo – nén thủy lực)

3 Các b ước ti n c ết hành:

Thí nghiêm này lặp lại các trình tự như thí nghiệm kéo thép bài 1

+ Bước 1: Xác định đường kính gân dọc, đường kính gân xiên, đường kính lõi và bước

gân

+ Bước 2: Xác định chiều dài mẫu thép, cân trọng lượng mẫu thép để xác định đường

kính tương đương khi tính toán

+ Bước 3: Khắc vạch lên mẫu thử với khoảng cách gấp 5 lần đường kính danh nghĩa + Bước 4: Theo dõi quá trình tăng tải và biến dạng của mẫu, ghi lại các số liệu hiển thị

trên thiết bị thí nghiệm theo từng giai đoạn gia tải cho đến khi mẫu bị kéo đứt

+ Bước 5: Xác định các giá trị σ1, σ2, ε1 , ε2 của 2 điểm bất kỳ trong miền đàn hồi.

4 Tính toán:

(mm)

A (mm 2 )

L0 (mm)

σ1 (Mpa)

 M U ẪU 3:

5 Nh n ận xét:

- Lấy 6 điểm trong miền đàn hồi, dựa vào biểu đồ ta biết được ứng suất tại 2 điểm trongmiền đàn hồi ấy và biến dạng tương đối của 2 mẫu thép tại 2 điểm đó Ta thấy biến dạngtương đối tăng lên theo các lần gia tải

- Từ đó Modun đàn hồi được xác định theo quan hệ ứng suất và biến dạng theo quy luậttuyến tính (đàn hồi)

𝐸 = ∆𝜎

∆𝜀

𝜎1 − 𝜎2

=𝜀1 − 𝜀2

- Qua các lần gia tải ta thấy modun đàn hồi E giảm xuống ( lần 1 là 58333 Mpa, lần 2 là

26000 Mpa, lần 1 là 4727 Mpa) Modun đàn hồi thay đổi khi diện tích và đường kính thayđổi

BÀI 3 ỔN Đ NH N ỊNH THANH CH U ỊNH NÉN

1 M c ục đích thí nghi m: ệm:

- Xác định lực tới hạn khi nén đúng tâm một thanh

- Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu

- Ảnh hưởng của chiều dài tới lực tới hạn của thanh

𝑃

𝑃

𝑃

- Tăng tải từ từ cho tới khi giá trị tải trọng trên bảng điện tử đạt tới giá trị tới hạn

- Tính toán mô đun đàn hồi của vật liệu

- Tiến hành quá trình thí nghiệm cho các thanh với các chiều dài khác nhau

4 Tính toán:

Số hiệu

thanh

L (mm) Imin (mm4)

Pth (N) (lý thuyết)

Pth (N) (thực tế) E (Mpa)

𝟏𝑳𝟐

𝜋2 𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛

)(𝜇𝐿 2

𝜋2 𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛

)(𝜇𝐿 2

𝜋2 𝐸𝐼𝑚𝑖𝑛

)(𝜇𝐿 2

𝜋2 69000.13,73

=(1 × 320)2

𝜋2 69000.13,73

=(1 × 370)2

𝜋2 69000.13,73

=(1 × 420)2

𝜋2

69000.13,73

=(1 × 470)2

= 91,39

)

)(𝑁

𝜋2 69000.13,73

=(1 × 520)2

= 34,58 )(𝑁

C M ẢM NH N ẬN SAU TH I ỜI GIAN TH C ỰC HÀNH

- Qua những bài thí nghiệm thì em đã hiểu và biết thêm cách để sử dụng và vận hành máymóc ( máy kéo thép, máy nén làm uốn cong thanh thép,…)

- Vận dụng lý thuyết từ bài học vào thực tiễn bằng cách thí nghiệm trực tiếp

- Biết cách dùng công thức để tính toán những giá trị tính toán lý thuyết và so sánh với giátrị thực tế

- Em cám ơn lãnh đạo Khoa Xây Dựng - Trường Đại học Mở TP HCM tạo điều kiện chosinh viên được học những môn thí nghiệm như thế này và Thầy Linh đã tạo điều kiện,hướng dẫn tận tình cho chúng em được tiếp cận bài học, vận dụng máy móc trong quátrình thí nghiệm

~~~HẾT~~~

24