Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học Bài 1: THÍ NGHIỆM KÉO MẪU THÉP I Mục đích thí nghiệm: Tìm liên hệ lực biến dạng vật liệu kéo mẫu, từ xác định đặc trưng tính vật liệu bao gồm: σ ch - Giới hạn chảy - Giới hạn bền - Độ dãn dài tương đối đứt - Độ thắt tương đối ψ % σb δ% II Cơ sở lý thuyết: Thanh chịu kéo hay nén tâm mà mặt cắt ngang có thành phần nội lực lực dọc N z Các giả thuyết làm sở cho chịu kéo tâm: - Giả thuyết mặt cắt ngang: Mặt cắt ngang ban đầu phẳng thẳng góc với trục sau biến dạng phẳng thẳng góc với trục - Giả thuyết thớ dọc: Trong trình biến dạng, thớ dọc không ép lên nhau, không đẩy nhau, thớ dọc trước sau biến dạng song song với - Dưới tác dụng lực kéo hay nén tâm, mặt cắt ngang có thành phần ứng suất pháp σ Z - Quan hệ ứng suất lực: σ Z = P (kg/mm2, N/mm2) F III Chuẩn bị thí nghiệm: - Đo kích thước • Đường kính mẫu thép trước kéo: d0 = 12 (mm) • Tiết diện mẫu thép trước kéo: F0 = π d π (12)2 = = 113 (mm2) 4 • Chiều dài mẫu thép trước kéo: L0 = 10d0 = 120 (mm) - Khắc vạch mẫu d0 > d0 Vạch trung V?ch trung tâmtâm < d0 d0 L0 = 10d = 10 khoảng chia Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học PBSơ Sơ π (12) σB = => PB = 60 = 6786 (Kg) F0 Sơ - Dự đoán tải trọng : - Điều chỉnh cấp tải trọng, điều chỉnh kim đồng hồ - Điều chỉnh hai ngàm kẹp máy kéo – nén thích hợp với hai đầu kẹp mẫu - Đặt mẫu vào ngàm kẹp kẹp chặt mẫu, kiểm tra kim lực IV Tính toán kết quả: Pđh = 5760 (Kg); Pch = 5800 (Kg); Pb = 6700 (kg) P dh 5760 = = 50 (kg / mm2) F0 113 P 5800 = ch = = 51 (kg / mm2) F0 113 - Giới hạn đàn hồi: σ dh = - Giới hạn chảy: σ ch - Giới hạn bền: σ b = khoảng chia đầu 20 P b 6700 = = 59 (kg / mm2) F0 113 Các khoảng chia lại 30 khoảng chia đầu 20 * Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực P biến dạng ∆ L P C 6700 D 5800 5700 B A O ∆L * Mẫu đứt nằm khoảng chia lại Đo được: • Chiều dài mẫu thép sau kéo là: L1 = 155 (mm) • Đường kính mẫu thép sau kéo là: d1 = (mm) π (d1 )2 π = ≈ 50 (mm2) • Tiết diện mặt cắt sau kéo là: F1= 4 Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học + Độ dãn dài tương đối bị đứt: δ% = L1 − L0 155 − 120 × 100 = × 100 = 29,17% L0 120 + Độ thắt tương đối: ψ% = F0 − F1 113 − 50 × 100 = × 100 = 55,8% F0 113 V Nhận xét: Trên đồ thị - OA : Giai đoạn đàn hồi, tương quan P ∆ L bậc Lực lớn giai đoạn lực tỉ lệ (hay lục đàn hồi) - AB : Giai đoạn chảy, lực kéo không tăng biến dạng tăng liên tục Lực kéo tương ứng lực chảy - BCD : Giai đoạn củng cố (tái bền), tương quan lực P ∆ L đường cong Lực lớn lực bền Tiết diện chỗ bị đứt nhỏ so với tiết diện ban đầu (hình thành cổ thắt) chịu tác dụng tải trọng cao Pb, kim loại xảy biến dạng cục Lúc tải trọng tác dụng giảm mà biến dạng tăng, kim loại chổ biến dạng cục bị đứt đến phá hủy điểm D (như đồ thị) Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học Bài 2: THÍ NGHIỆM NÉN MẪU GANG I Mục đích thí nghiệm: Tìm liên hệ lực biến dạng vật liệu nén mẫu, từ xác định đặc trưng tính vật liệu: - Giới hạn bền σ b gang II Cơ sở lý thuyết: Thanh chịu kéo hay nén tâm mà mặt cắt ngang có thành phần nội lực lực dọc N z Các giả thuyết làm sở cho chịu nén tâm: - Giả thuyết mặt cắt ngang: Mặt cắt ngang ban đầu phẳng thẳng góc với trục sau biến dạng phẳng thẳng góc với trục - Giả thuyết thớ dọc: Trong trình biến dạng, thớ dọc không ép lên nhau, không đẩy nhau, thớ dọc trước sau biến dạng song song với - Dưới tác dụng lực kéo hay nén tâm, mặt cắt ngang có thành phần ứng suất pháp σ Z - Quan hệ ứng suất lực: σ Z = P (kg/mm2, N/mm2) F III Chuẩn bị thí nghiệm: - Đo kích thước • Đường kính mẫu gang trước nén: d0 = 20 (mm) • Tiết diện mặt cắt ngang mẫu gang trước nén: F0 = π d 02 π (20)2 = = 314 (mm2) 4 • Chiếu cao mẫu gang trước nén: h = 35 (mm) - Dự đoán tải trọng thích hợp Sơ Sơ B B σ = P F h Sơ => PB = 110 × 314 = 34540 (Kg) - Điều chỉnh cấp tải trọng, điều chỉnh kim đồng hồ - Điều chỉnh hai ngàm kẹp máy kéo – nén thích hợp với chiều cao mẫu - Đặt mẫu vào ngàm nén, ý đặt mẫu cho nén tâm, kiểm tra kim lực Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang d0 Mẫu thí nghiệm Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học IV Tính toán kết quả: Sau tiến hành thí nghiệm ta có PB = 26600 (kg), giới hạn bền gang nén là: σB = PB 26600 = ≈ 85(kg/mm2) F0 314 * Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực P biến dạng ∆ L P 26600 O ∆L V Nhận xét: * Đối với vật liệu dòn (gang) biến dạng dẻo nào, thể biến dạng đàn hồi Một đặc trưng phá hủy dòn mặt vỡ ghép lại với để khôi phục nguyên dạng vật liệu ban đầu Đường cong ứng suất biến dạng vật liệu dòn có dạng tuyến tính.Thử tính nhiều mẫu có nhiều kết ứng suất phá hủy khác Độ bền kéo nhỏ so với độ bền nén thường cho nhiều ứng dụng Có thể giải thích Hệ số cường độ ứng suất gắn với khuyết tật vật liệu * Khi P đạt đến giá trị PB mẫu bị phá vỡ, bề mặt tiếp xúc mẫu bàn nén bôi trơn nên vết nứt nghiêng góc 45 so với phương trục Tiết điện mặt cắt bị phá hỏng thí nghiệm hình elíp Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học Bài 3: XÁC ĐỊNH MÔĐUN ĐÀN HỒI TRƯỢT G I Mục đích thí nghiệm: Nhằm xác định môđun đàn hồi trượt G thép đồng, kiểm nghiệm định luật Hooke II Cơ sở lý thuyết: Khi xoắn túy mằt cắt ngang hình tròn, góc xoắn tương đối hai mặt cắt ngang A B cách đoạn LAB là: ϕ AB = M Z LAB G.J P G= → M Z LAB ϕ AB J P Trong đó: MZ : mômen xoắn JP : mômen quán tính độc cực mặt cắt ngang AB Nếu xác định MZ, JP, LAB đo ϕ suy môđun đàn hồi trượt G III Chuẩn bị thí nghiệm: Quả cân Thanh treo cân Ổ lăn Đồng hồ so Thanh ngang Dầm Ngàm LAB B B’ A a A’ b P Mô hình thí nghiệm - Đo kích thước: • Đường kính mẫu d = 26 (mm) • Khoảng cách LAB = 129,5 (mm); a = 169 (mm); b = 350 (mm) π d π 264 JP = = ≈ 44864 32 32 Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang Trang Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Báo cáo Thí nghiệm Cơ học - Đặt chuyển vị kế tựa vào ngang - Bảng ghi kết thí nghiệm: Lần Số đọc chuyển vị kế Tải trọng đặt rAi’ rBi’ Pi (Kg) tải Thép Đồng Thép Đồng thứ i 0,5 0,03 0,08 0,02 0,04 0,07 0,15 0,04 0,08 1,5 0,10 0,24 0,07 0,13 0,14 0,31 0,09 0,17 rAi’- rBi’ Thép Đồng 0,01 0,03 0,03 0,05 0,04 0,07 0,11 0,14 IV Tính toán kết quả: Ta có: Gi = M Z LAB Pi b.LAB 32 Pi a.b.LAB 32 = = AB AB π d ∆Ai' − ∆Bi' π d ϕi J P ϕi - Ứng với tải trọng Pi suy ra: Môđun đàn hồi Gi G1 G2 G3 G4 - Tải trọng Pi (Kg) Thép Đồng 0,5 1,5 8536,9 5691,3 8536,9 2134,2 2439,1 2328,3 6829,5 2439,1 Vậy môđun đàn hồi trượt G thép là: G thép = - ∑G i i =1 = 7398,7 (Kg/mm2) Vậy môđun đàn hồi trượt G đồng là: G đồng Phạm Thanh Luân – Phạm Văn Sang = ∑G i =1 i = 2335,2 (Kg/mm2) Trang