wiczenie 1

PRÓBA STATYCZNA ROZCI GANIA METALI

Celem wiczenia jest przeprowadzenie statycznej próby rozci gania metali w temperaturze

pokojowej i na jej podstawie okre lenie podstawowych wła ciwo ci mechanicznych badanego

materiału konstrukcyjnego.

1.1. WPROWADZENIE

Podstawowym do wiadczeniem umo liwiaj cym okre lenie wła ciwo ci mechanicznych

materiału jest próba rozci gania (poz. lit. [1], [2]). Próba polega na statycznym osiowym rozci ganiu

znormalizowanej próbki z okre lon pr dko ci a do jej rozerwania. Sposób i warunki

przeprowadzenia statycznej próby rozci gania zostały znormalizowane i obecnie podlegaj normie

[26].

Celem próby statycznej rozci gania metali jest wyznaczenie jednej lub kilku podanych ni ej

wielko ci:

1) umownej granicy spr ysto ci R

0,05

[MPa],

2) umownej granicy plastyczno ci R

0,2

[MPa],

3) współczynnika spr ysto ci wzdłu nej (modułu Younga) E [MPa],

4) wyra nej granicy plastyczno ci R

e

[MPa] (je eli j badany materiał wykazuje),

5) wytrzymało ci na rozci ganie R

m

[MPa],

6) napr enia rozrywaj cego R

u

[MPa],

7) wzgl dnego wydłu enia A

p

[%],

8) wzgl dnego wydłu enia równomiernego A

r

[%],

9) wzgl dnego przew enia Z [%].

Do zalet statycznej próby rozci gania zalicza si :

- mo liwo uzyskania jednoosiowego i jednorodnego stanu napr enia w przekrojach poprzecznych

cz ci pomiarowej próbki. Stan ten zostaje zaburzony dopiero w ko cowej fazie statycznej próby

rozci gania;

- mo liwo uzyskania szeregu wielko ci charakteryzuj cych wła ciwo ci mechaniczne materiału;

- mo liwo porównania (klasyfikacji) materiałów konstrukcyjnych na podstawie wła ciwo ci

mechanicznych materiału;

- mo liwo obserwacji reakcji próbki na proces obci ania sił rozci gaj c a do momentu jej

zniszczenia;

- łatwo przeprowadzenia próby.

Próbie rozci gania, oprócz próbek z metali, poddaje si równie elementy konstrukcji, w

których napr enia rozci gaj ce s decyduj ce. Mo na tu wymieni przykładowo ła cuchy, liny,

druty, rury itp. Próbie rozci gania poddawane s te spawane, nitowane lub klejone elementy

konstrukcji, w celu okre lenia wytrzymało ci na cinanie tych poł cze .

1.2. PRÓBKI

Do przeprowadzenia próby statycznej rozci gania metali najcz ciej s stosowane specjalnie wykonane,

znormalizowane próbki. Próbki wykonywane s metod obróbki mechanicznej, przy czym nale y unika zmiany

wła ciwo ci materiału próbki na skutek wyst pienia zgniotu lub nagrzania. Do próby rozci gania norma zaleca

stosowa próbki: okr głe (rys. 1.1), kwadratowe i sze ciok tne, o rednicy d

0

lub grubo ci a

0

3 mm, oraz płaskie

(rys. 1.2), o grubo ci a

0

0,2 mm i długo ci pomiarowej

(1.1)

(1.2)

zwane próbkami proporcjonalnymi.

Próbki proporcjonalne s to takie próbki, dla których pierwotna długo pomiarowa L

0

jest

wielokrotno ci pierwotnej rednicy pomiarowej d

0

(próbki okr głe) lub jest proporcjonalna d

0

pierwiastka kwadratowego z pola przekroju pierwotnego (próbki o przekroju niekołowym).

Stosunek pierwotnej długo ci pomiarowej L

0

do pocz tkowej rednicy cz ci pomiarowej d

0

nazywa si wska nikiem wielokrotno ci próbki okr głej

(1.3)

Wska nikiem wielokrotno ci próbki o przekroju niekołowym nazywa si stosunek jej

pierwotnej długo ci pomiarowej L

0

do rednicy d

z

koła o przekroju równym polu przekroju

poprzecznego tej próbki

(1.4)

gdzie:

S

o

— pole powierzchni przekroju poprzecznego cz ci roboczej próbki.

Rys. 1.1. Próbki okr głe: a) z główkami do

chwytania szcz kami, b) z główkami do

uchwytów pier cieniowych, c) z główkami

gwintowanymi

Rys. 1.2. Próbki płaskie: a) próbka płaska z główkami o grubo ci co najmniej 3 mm, b) próbka

płaska bez główek

Norma dopuszcza tak e stosowanie płaskich próbek nieproporcjonalnych w zale no ci od grubo ci a

0

i niezale nie od powierzchni przekroju poprzecznego S

o

, o stałej długo ci pomiarowej:

- L

0

= 50 mm i szeroko ci b

0

= 12,5 ± 1 mm w przypadku wyrobu o grubo ci a

0

od 0,1 do 2 mm,

- L

0

= 80 mm i szeroko ci b

0

= 20 ± 1 mm w przypadku wyrobu o grubo ci a

0

od 2 do 3 mm.

Na ka dej z próbek mo na wyró ni cz

pomiarow o długo ci L

0

, rednic cz ci pomiarowej d0

lub szeroko b

0

i grubo a

0

dla próbek płaskich, cz

robocz o długo ci L

c

oraz cz

uchwytow o

długo ci m. Cz ci uchwytowe próbek nazywa si główkami. Jednorodny stan napr enia w prze-

krojach cz ci pomiarowej osi ga si przez wykonanie odpowiednio długiej cz ci pomiarowej oraz

bardzo łagodnym przej ciu mi dzy cz ci pomiarow a główkami. Dla wyeliminowania wpływu

odkształce w główkach na cz

pomiarow próbki zaleca si , aby długo cz ci roboczej spełniała

zale no :

—dla próbek okr głych o d

0

> 3 mm

(1.5)

— dla próbek płaskich o a

0

> 0,2 mm

(1.6)

— dla próbek nieproporcjonalnych

(1.7)

Na próbkach przed prób rozci gania musi by zaznaczona pocz tkowa długo pomiarowa

L

0

oraz jej podział na działki 5 mm lub 10 mm.

W przypadku badania lin, ła cuchów, drutów, ta m lub rur próbki wykonuje si z fragmentu

tych elementów i nie obrabia si ich mechanicznie. Szczegółowe wytyczne, dotycz ce wykonania

próbek w takich przypadkach, podane s w normie PN-71/H-6310 oraz w normach przedmiotowych.

1.3. MASZYNA WYTRZYMAŁO CIOWA

W badaniach wykorzystywana jest typowa współczesna maszyna wytrzymało ciowa o

nap dzie mechanicznym.

W maszynie wytrzymało ciowej mo na wyró ni cztery zasadnicze zespoły:

- zespół nap dzaj cy,

- zespół realizuj cy obci enie,

- układ pomiarowy,

- układ rejestruj cy.

Schemat pracy układów został przedstawiony na rys. 1.3.

Za pomoc układu nap dowego poprzez układ steruj cy 3 doprowadzany jest sygnał do

ruchomej belki 8. Belka przesuwaj c si generuje sygnał odpowiadaj cy mechanicznej funkcji

obci enia. Przetwornik wielko ci mierzonej - siłomierz lub ekstensometr - mierzy obci enie próbki

7. Wzmacniacz pomiarowy 5 przetwarza sygnał podawany przez przetwornik na napi cie - warto

rzeczywist - proporcjonalnie do wielko ci mechanicznej. Warto zadana i rze-

Rys. 1.3. Schemat blokowy pracy maszyny wytrzymało ciowej

czywista s doprowadzane do wzmacniacza reguluj cego 4, który tworzy ró nic obydwu sygnałów

(bł d). Ró nica ta jest przetwarzana za pomoc zasilacza na odpowiedni pr dowy sygnał steruj cy,

który jest doprowadzany przez układ sterowniczy 3 do układu nap dowego 2. Do rejestracji wielko ci

mierzonych mo na wykorzysta rejestracj graficzn lub cyfrow 6. Stosowana maszyna

wytrzymało ciowa spełnia wymagania okre lone w normie PN-64/H-04313.

1.3. ANALIZA PROCESU ROZCI GANIA

Wykres rozci gania F = F( l) przedstawia przebieg zarejestrowanej warto ci siły

rozci gaj cej F, potrzebnej do spowodowania odpowiedniego wydłu enia cz ci pomiarowej próbki

/. Na rys. 1.4 przedstawiono typowe wykresy rozci gania metali i ich stopów.

Znajomo krzywej rozci gania ma du e znaczenie praktyczne dla oceny wła ciwo ci

mechanicznych metali i ich stopów. Charakter przebiegu krzywej rozci gania jest zdeterminowany

wła ciwo ciami materiału. Metale wykazuj ce du zdolno do odkształce trwałych w

jednoosiowym stanie napr e okre la si mianem plastycznych. W grupie tej mo na wyszczególni

metale wykazuj ce wyra n granic plastyczno ci i nie wykazuj ce tej granicy. Metale i ich stopy

ulegaj ce zniszczeniu przy małych odkształceniach trwałych podczas statycznej próby rozci gania

okre la si jako kruche.

W pocz tkowej fazie próby rozci gania metali wykres F = F( l) ma przebieg prostoliniowy.

W zakresie tym wydłu enia s bardzo małe, a po odci eniu długo próbki praktycznie nie wykazuje

zmian (zakres spr ysty). Potwierdza

Rys. 1.4. Wykres zale no ci F = F(Al): a) dla materiałów wykazuj cych górn i doln granic

plastyczno ci, b) dla materiałów z wyra n granic plastyczno ci, c) dla materiałów bez wyra nej

granicy plastyczno ci, d) dla materiałów kruchych

to wa no prawa Hooke'a. Przy dalszym wzro cie obci enia wykres zakrzywia si , co ł czy si z

powstaniem trwałych odkształce (odkształce plastycznych). Zatem od pocz tku zakrzywienia

wykresu rozci gania, całkowite wydłu enie próbki składa si b dzie z wydłu enia spr ystego i

plastycznego

(1.8)

Przez wydłu enie spr yste okre la si t cz

wydłu enia całkowitego, które zanika po

odci eniu. Wydłu enie plastyczne pozostanie po odci eniu próbki. Metod post powania do

wydzielenia wydłu enia spr ystego i plastycznego przedstawiono na rys. 1.5.

Po osi gni ciu pewnej warto ci siły F

e

obserwuje si znaczny przyrost wydłu enia bez

przyrostu siły obci aj cej, a nawet przy niewielkim chwilowym jej zmniejszeniu (rys. 1.4a, 1.5).

Proces ten nazywany jest cz sto tzw. „plastycznym płyni ciem materiału". Z chwil rozpocz cia

płyni cia na powierzchni próbki

Rys. 1.5. Metoda okre lania wydłu enia spr ystego i plastycznego

pojawiaj si drobne rysy, powoduj ce zmatowienie powierzchni, okre lane jako linie Ludersa lub

Czernowa. W jednoosiowym stanie napr enia linie Ludersa nachylone s pod k tem 45° do kierunku

napr e normalnych, zgodnie z kierunkiem najwi kszych napr e stycznych. Linie te obrazuj

pochylenie płaszczyzn po lizgu wewn trz struktury krystalicznej.

Przy dalszym trwaniu próby rozci gania płyni cie ustaje. Wynikiem procesów zniekształcania

siatki krystalicznej materiału oraz towarzysz cym im po lizgom jest wzrost oporu przy dalszym

odkształceniu plastycznym. Nast puje tzw. umocnienie materiału. Skutkiem umocnienia materiału jest

dalszy wzrost obci enia, niezb dny do dalszego odkształcenia próbki. Etap płyni cia materiału na

wykresie rozci gania jest obserwowany z ró n intensywno ci tylko w odniesieniu do ciał maj cych

wyra n granic plastyczno ci. Dla materiałów bez wyra nej granicy plastyczno ci i kruchych

przej cie z obszaru wydłu e spr ystych (odcinek prostoliniowy) w zakres plastyczny ma przebieg

łagodny. Dla obu grup materiałów przy dalszym wydłu aniu próbki obserwuje si monotoniczny

wzrost siły rozci gaj cej. Z chwil osi gni cia maksymalnej, w ci gu trwania próby, warto ci siły F

m

pojawia si w jednym miejscu próbki gwałtowne zw enie, nazywane szyjk . Przyrost długo ci cz ci

pomiarowej próbki nast puje wtedy prawie wył cznie w obszarze szyjki. Wzrost wydłu ania w strefie

szyjki prowadzi do dalszego zmniejszenia przekroju poprzecznego próbki w szyjce. Stan napr enia w

próbce po utworzeniu si szyjki nie jest ju jednorodny i jednoosiowy. W szyjce wyst pi zło ony stan

napr enia. W konsekwencji powstania szyjki, równoznacznego z utrat stateczno ci postaci walcowej

próbki, sumaryczne osłabienie wywołane przez zmniejszanie przekroju zaczyna przewa a nad dalej

zachodz cym umocnieniem. Wzrostowi wydłu enia próbki towarzyszy zmniejszenie siły rozci gaj cej

a do wzrostu F

u

, przy której nast pi rozerwanie próbki.

Efekty zwi zane z powstaniem szyjki s dla materiałów kruchych mniej wyra ne ni dla

materiałów plastycznych. Cz sto, dla materiałów kruchych siła F

e

jest praktycznie równa F

u

. Przebiegi

wykresów rozci gania zale od takich parametrów dodatkowych, jak szybko odkształcania i

temperatura przeprowadzania próby.

Sposób i warunki przeprowadzania próby rozci gania w podwy szonych temperaturach

zostały znormalizowane i obecnie podlegaj normie PN—81/H—04313.

Przekroje próbki powstałe po rozerwaniu jej nosz nazw przełomów. Wyró nia si

nast puj ce przełomy:

a) przełom rozdzielczy,

b) przełom po lizgowy,

c) przełom mieszany.

Na podstawie uzyskanych powierzchni przełomu próbki po jej rozerwaniu mo na okre li

pewne cechy materiału. Przełom rozdzielczy jest w przybli eniu prostopadły do kierunku obci enia i

jest charakterystyczny dla materiałów kruchych. Przełom po lizgowy tworzy powierzchni sto kow ,

usytuowan w przybli eniu pod k tem 45° do kierunku obci enia. Im wi kszy jest udział cz ci

po lizgowej w przełomie, tym materiał jest bardziej plastyczny. Przełom mieszany ł czy cechy

charakterystyczne dla przełomu po lizgowego i rozdzielczego.

Analiza przełomu umo liwia wykrycie wad materiałowych, jak: wtr cenia, p cherze gazowe,

p kni cia hartownicze itd.

W pewnych przypadkach prób rozci gania nale y uniewa ni . Ma to miejsce, gdy:

- na próbce utworzy si wi cej ni jedna szyjka,

- próbka rozerwała si poza długo ci pomiarow ,

- przełom nast pił w miejscu rysy,

- próbka rozerwała si na skutek miejscowej wady wewn trznej materiału.

W takich przypadkach prób nale y powtórzy , przy czym nie uwzgl dnia si

wyników próby poprzedniej.

Praktyczne stosowanie układu współrz dnych F- / (siła obci aj ca - wydłu enie) na

wykresie rozci gania jest niewygodne ze wzgl du na zale no przebiegu takiego wykresu od

wymiarów próbki. Aby uzyska pełn reprezentatywno (porównywalno ) wyników, wykres

rozci gania wykonuje si w układzie: napr enie rozci gaj ce ( )-wydłu enie wzgl dne próbki ( ),

przy czym obie te wielko ci odnosi si do wymiarów pocz tkowych próbki, tj.

(1.9)

(1.10)

Ten sposób zmiany współrz dnych nie zmienia kształtu krzywej, lecz tylko podziałk na

osiach układu współrz dnych. Napr enia wyznaczane według zale no ci (1.6) s napr eniami

umownymi, poniewa pomini ta została ci gła zmiana pola przekroju poprzecznego próbki podczas

jej rozci gania.

Rzeczywist warto napr enia w przekroju poprzecznym próbki mo na wyznaczy z

zale no ci

(1.11)

gdzie S = S(F) — pole przekroju próbki przy obci eniu sił F.

Poniewa w miar wzrostu wydłu enia próbki zmniejsza si jej przekrój poprzeczny, tzn.

S<S

0

, zatem zawsze

R

> . Ró nica

R

- w zakresie spr ystym jest nieznaczna, natomiast wyra nie

ro nie po przej ciu materiału w stan plastyczny (rys. 1.6).

Rys. 1.6. Wykres napr e umownych i rzeczywistych

Z uwagi na trudno ci zwi zane z okre leniem zmiany przekroju poprzecznego próbki w czasie

próby rozci gania praktycznie rozwa ane s wykresy — dla przekroju poprzecznego

pocz tkowego.

1.4. WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYCZNYCH

NAPR

E NA PODSTAWIE PRÓBY ROZCI GANIA

Napr enie graniczne przy umownym wydłu eniu trwałym R

x

jest to napr enie umowne,

wywołuj ce w próbce okre lone wydłu enie trwałe, wynosz ce x [%] pocz tkowej długo ci

pomiarowej

(1.12)

W dalszym tek cie opisane zostały najcz ciej wyst puj ce umowne napr enia.

1.5.1. Umowna granica spr ysto ci

Umowna granica spr ysto ci R

0,05

jest to napr enie rozci gaj ce odpowiadaj ce działaniu

siły F

0,05

, wywołuj ce w próbce wydłu enie trwałe równe 0,0005 (0,05%) pocz tkowej długo ci

pomiarowej próbki

(1.13)

W technicznie uzasadnionych przypadkach dopuszcza si okre lanie umownej granicy

spr ysto ci przy wydłu eniu trwałym mniejszym ni 0,05% (do 0,005%).

1.5.2. Umowna granica plastyczno ci

Umowna granica plastyczno ci R

0,2

jest to napr enie rozci gaj ce wywołuj ce w próbce

wydłu enie trwałe równe 0,2% pocz tkowej długo ci pomiarowej próbki

(1.14)

Umown granic plastyczno ci wyznacza si najcz ciej dla materiałów nie wykazuj cych

wyra nej granicy plastyczno ci.

1.5.3. Wyra na granica plastyczno ci

Wyra na granica plastyczno ci R

e

jest to napr enie rozci gaj ce, po osi gni ciu którego

wyst puje wyra ny wzrost wydłu enia rozci ganej próbki bez wzrostu lub nawet przy krótkotrwałym

spadku obci enia

(1.15)

Dla niektórych metali i ich stopów mo na wyznaczy :

a) górn granic plastyczno ci R

eH

Górna granica plastyczno ci R

eH

jest to napr enie rozci gaj ce w momencie nagłego

wydłu enia próbki, od którego nast puje krótkotrwały spadek siły wydłu aj cej (rys. 1.4c)

(1.16)

b) doln granic plastyczno ci R

eL

Dolna granica plastyczno ci R

eL

jest to najmniejsze napr enie rozci gaj ce,

wyst puj ce po przekroczeniu górnej granicy plastyczno ci. Je eli na wykresie rozci gania jest wi cej

ni jedno minimum lokalne, przy okre laniu siły F

eL

nale y pomin pierwsze minimum, nast puj ce

bezpo rednio po osi gni ciu górnej granicy plastyczno ci

(1.17)

1.5.4. Wytrzymało na rozci ganie

Wytrzymało na rozci ganie R

m

jest to napr enie umowne, odpowiadaj ce maksymalnej

warto ci siły F

m

(1.18)

1.5.5. Napr enie rozrywaj ce

Napr enie rozrywaj ce jest to napr enie rzeczywiste wyst puj ce w przekroju poprzecznym

próbki, w tzw. szyjce, bezpo rednio przed zerwaniem, o powierzchni pola przekroju S

u

(1.19)

1.6. WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA SPR

YSTO CI

WZDŁU NEJ

(MODUŁU YOUNGA)

Dokładny pomiar wydłu e spr ystych w zale no ci od napr e pozwala na wyznaczenie

modułu Younga. Warto współczynnika spr ysto ci wzdłu nej (modułu Younga) okre la si za

pomoc funkcji tangens k ta nachylenia odcinka prostoliniowego krzywej rozci gania do dodatniej osi

odkształcenia we współrz dnych [MPa] i (rys. 1.7)

(1.20)

Praktycznie moduł Younga oblicza si ze wzoru

(1.21)

W przypadku materiałów, dla których krzywa rozci gania nie ma odcinka prostoliniowego,

wyszczególnia si (rys. 1.7):

Rys. 1.7. Metody wyznaczania modułu Younga

- moduł styczny okre lany jako tangens k ta nachylenia stycznej, wykre lonej do krzywej rozci gania

w dowolnym punkcie w zakresie (10-90)% umownej granicy spr ysto ci

(1.22)

- moduł sieczny okre lany jako tangens k ta nachylenia siecznej, wyznaczonej przez dwa dowolne

punkty krzywej rozci gania w zakresie (10-90)% umownej granicy spr ysto ci

(1.23)

Nale y podkre li , e/powy sze wielko ci nie mog by wyznaczone na podstawie wykresów

uzyskiwanych ze statycznych prób rozci gania, gdy rejestrowane jest wydłu enie l za pomoc

przesuni cia belki maszyny wytrzymało ciowej. W takim przypadku na warto l składa si oprócz

wydłu e długo ci pomiarowej równie wydłu enia innych cz ci próbki, a cz sto tak e po lizgi

próbki w uchwytach. Zale no ci te mo na wyznaczy na maszynach wytrzymało ciowych,

wyposa onych w precyzyjne przyrz dy pomiarowe do rejestracji przemieszczenia - ekstensometry,

które mocuje si bezpo rednio na cz ci pomiarowej próbki. Wskazane jest stosowanie

ekstensometrów umo liwiaj cych rejestracj wydłu enia z dokładno ci do 0,1

.

1.7. ANALIZA ODKSZTAŁCE PRÓBKI.

Na podstawie zmiany wymiarów geometrycznych cz ci pomiarowej próbki w statycznej

próbie rozci gania mo na wyznaczy nast puj ce wielko ci charakteryzuj ce wła ciwo ci plastyczne

materiału.

1.7.1. Wzgl dne przew enie

Wzgl dne przew enie Z okre lane jest jako iloraz zmniejszenia powierzchni przekroju

poprzecznego próbki w miejscu rozerwania do powierzchni jej pierwotnego przekroju, wyra onej w

procentach

(1.24)

gdzie: S

u

- przekrój w miejscu zerwania.

1.7.2. Wzgl dne wydłu enie

Wzgl dne wydłu enie A

p

jest to przyrost długo ci pomiarowej próbki po jej zerwaniu w odniesieniu

do pocz tkowej długo ci pomiarowej próbki

(1.25)

gdzie: = L

0

/d

0

— wska nik wielokrotno ci próbki.

W celu wyznaczenia długo ci pomiarowej próbki L

u

po zerwaniu składamy obie cz ci próbki tak, aby

powierzchnie przełomu przylegały do siebie, a osie obu cz ci próbki le ały na jednej prostej. Je eli

obie cz ci próbki nie przylegaj do siebie, wówczas szczelin wlicza si do długo ci pomiarowej L

u

.

Długo pomiarow L

u

okre la si w zale no ci od poło enia miejsca rozerwania na cz ci próbki

pomiarowej (rys. 1.8).

Je eli miejsce rozerwania próbki znajduje si w cz ci rodkowej próbki, to długo L

u

mierzy

mi dzy dwoma skrajnymi znakami na cz ci pomiarowej próbki. Przez cz

rodkow próbki

rozumie si miejsca na próbce w odległo-

ci od 1/3 L

0

do 2/3 L

0

od skrajnej kreski dla próbek o wska niku wielokrotno ci < 5 lub od 1/4 L

0

do 3/4 L

0

dla próbek o wska niku wielokrotno ci p > 5 oraz próbek nieproporcjonalnych o umownej

pocz tkowej długo ci pomiarowej L

0

, równej 50 lub 80 mm. W przypadku gdy rozerwanie ma miejsce

w pobli u kra cowej kreski długo ci pomiarowej, pomiar L

u

według metody przedstawionej na rys.

1.8a byłby obarczony du ym bł dem. Zmierzone wydłu enie byłoby wówczas mniejsze ni

wydłu enie rzeczywiste, poniewa obszar du ych wydłu e wykracza poza długo pomiarow .

Najwi ksze wydłu enia wykazuj działki le ce w obr bie szyjki i w jej s siedztwie. W takich

przypadkach Lu mierzy si w nast puj cy sposób. Po zło eniu rozerwanej próbki znajduje si na

dłu szej cz ci próbki tak kresk , aby była ona w przybli eniu jednakowo odległa od zerwania co i

skrajna kreska długo ci pomiarowej na krótszej cz ci próbki. Na rys. 1.8 kreski te oznaczono literami

A i B. Dodatkowo

Rys. 1.8. Schemat pomiaru długo ci Lu: a) przy złomie rodkowym, b) przy złomie bocznym i

parzystej liczbie działek na AB, c) przy złomie bocznym i nieparzystej liczbie działek na AB

niech oznacza całkowit liczb działek podziałowych na długo ci pomiarowej, a liczb działek

mi dzy kreskami A i B. Mo e wówczas wyst pi jeden z dwóch przypadków:

1. Je eli - jest liczb parzyst , to długo Lu obliczamy z zale no ci

(1.26)

gdzie: A - długo odcinka o działkach,

BC — długo odcinka równego (N -n)/2 działek (rys. 1.8b).

2. Je eli - n jest liczb nieparzyst , to długo L

u

obliczamy z zale no ci

(1.27)

gdzie: BC

1

- długo odcinka równego (N - n - l)/2 działek,

BC

2

- długo odcinka równego (N - n + l)/2 działek (rys.l.8c).

Znaj c pierwotn wielko działki l

0

, na które podzielona była cz

pomiarowa próbki, oraz

mierz c długo ci działek po rozerwaniu 1i mo na wykona wykres rozkładu wydłu e próbki (rys.

1.9). Najwi ksze wydłu enia powstaj ce w obszarze szyjki nie s zale ne od długo ci cz ci

pomiarowej, lecz od rodzaju

Rys. 1.9. Przykładowy wykres wydłu e działek próbki (stal St3)

metalu i pola przekroju próbki. Poniewa długo szyjki dla ró nych długo ci cz ci pomiarowych

próbek wykonanych z tego samego materiału oraz o tych samych wymiarach przekroju poprzecznego

b dzie w przybli eniu taka sama, to udział długo ci szyjki w L

u

jest tym wi kszy, im mniejsza jest

długo pomiarowa L

0

. Zatem wzgl dne wydłu enie A

p

zale y od wska nika wielokrotno ci badanej

próbki i dla tego samego materiału zachodzi zale no A

5

>A

10

. Dlatego wydłu enia obliczane dla

próbek o ró nych wska nikach wielokrotno ci nie powinny by ze sob porównywane.

Norma zaleca stosowa próbki pi ciokrotne. W celu unikni cia nieporozumie wskazane jest

zaznaczy , dla jakiego wska nika wielokrotno ci wyznaczono wydłu enie (np. A

5

).

1.7.3. Wzgl dne wydłu enie równomierne

Wzgl dne wydłu enie równomierne jest niezale ne od długo ci pomiarowej próbki i wpływu

wydłu enia w pobli u miejsca rozerwania próbki.

Dla próbek okr głych wydłu enie równomierne okre la si ze wzoru przybli onego

(1.28)

gdzie: d

r

- rednica w połowie dłu szej cz ci próbki po zerwaniu.

Dla próbek o innych kształtach wzgl dne wydłu enie równomierne A

r

okre la si z

nomogramu na podstawie znanych warto ci wzgl dnego wydłu enia A

p

oraz przew enia Z.

W przybli eniu, znaj c wzgl dne wydłu enia próbek o wska niku wielokrotno ci p i 2p,

wydłu enie równomierne mo na obliczy ze wzoru

(1.29)

na przykład A

r

= 2A

l0

- A

5

.

1.8. PRZEBIEG WICZENIA

1.Okre li wymiary próbek. Próbk nale y mierzy co najmniej w trzech miejscach na długo ci

pomiarowej, przy czym dla próbek okr głych pomiar nale y wykona w dwóch wzajemnie

prostopadłych kierunkach. Najmniejsze zmierzone pole przekroju poprzecznego przyjmuje si do

oblicze .

2. Sprawdzi długo cz ci pomiarowej oraz jej podział na działki.

3. Zało y próbk w uchwytach maszyny wytrzymało ciowej:

a. Ustawi zakres siłomierza maszyny wytrzymało ciowej.

b. Ustali pr dko obci enia.

c. Sprawdzi gotowo maszyny wytrzymało ciowej do pracy.

4. Zarejestrowa krzyw rozci gania F = F( l) (w czasie przeprowadzania

próby nale y odczyta i zapisa w protokóle charakterystyczne warto ci sił:

F

e

, F

m

, F

u

.

1.9. ZAWARTO SPRAWOZDANIA

W sprawozdaniu nale y zamie ci :

1. Schemat i opis stanowiska badawczego.

2. Rysunek próbki pomiarowej.

3. Protokół i wykres próby rozci gania. W protokóle powinny by podane wymiary próbki, pr dko

obci enia, odczytane warto ci F

e

, F

m

, F

u

.

4. Wyznaczone warto ci charakterystycznych napr e .

5. Analiz odkształce próbki:

a. Wykres zale no ci wydłu enia działek próbki w zale no ci od ich poło enia wzgl dem

miejsca rozerwania.

b. Schemat obliczania długo ci pomiarowej próbki po zerwaniu i jej wyznaczenie.

c. Obliczon warto wzgl dnego wydłu enia A

p

[%].

d. Obliczon warto przew enia Z [%].

e. Obliczon warto wzgl dnego wydłu enia równomiernego A

r

[%].

6. Analiz przełomu.

7. Inne ewentualne uwagi dotycz ce przebiegu próby, wygl du zewn trznej powierzchni próbki itp.