Wytrzymałość statyczna

Wytrzymałość statyczna

na zginanie i kąt ugięcia.

na zginanie i kąt ugięcia.

Arkadiusz Dębicki

Marek Dyczko

Paweł Gałka

Grupa 103.1B

Pod pojęciem wytrzymałości mechanicznej, w tym także wytrzymałości statycznej na

Pod pojęciem wytrzymałości mechanicznej, w tym także wytrzymałości statycznej na

zginanie, rozumie się właściwość tworzywa charakteryzującą jego odporność na

zginanie, rozumie się właściwość tworzywa charakteryzującą jego odporność na

dekohezję pod wpływem sił zewnętrznych. Wytrzymałość mechaniczna tworzywa

dekohezję pod wpływem sił zewnętrznych. Wytrzymałość mechaniczna tworzywa

zależy również od konfiguracji oraz sposobu powiązania makrocząsteczek. Próba

zależy również od konfiguracji oraz sposobu powiązania makrocząsteczek. Próba

zginania polega na tym, że próbę tworzywa podpartą na końcach obciąża się

zginania polega na tym, że próbę tworzywa podpartą na końcach obciąża się

punktowo, prostopadle do jej osi podłużnej

punktowo, prostopadle do jej osi podłużnej

Rys.1. Rozkład naprężeń w belce
zginanej wolnopodpartej.

F [N]



Pomiar wytrzymałości na zginanie małych próbek

polega na zmierzeniu kąta ugięcia i momentu

zginającego w chwili zniszczenia tworzywa. Do próbki

pomiarowej zamocowanej w obrotowym uchwycie

przytwierdzone jest wahadło z obciążnikiem. Ruch

obrotowy uchwytu jest przenoszony poprzez próbkę

na wahadło. W miarę jego wznoszenia się powstaje i

rośnie jego moment obrotowy działający na próbkę

jako moment zginający. Ze względu na stałość

obciążenia wahadła kąt wzniesienia jest miarą

momentu zginającego. Wzrost naprężeń w próbce

spowodowany wzrostem tego momentu prowadzi do

jej zniszczenia. Odczytana w chwili zniszczenia

wartość momentu zginającego M służy do obliczenia

wytrzymałości na zginanie Rg. Równocześnie, z

różnicy kąta obrotu próbki i kąta wzniesienia wahadła,

można obliczyć kąt ugięcia próbki będący miarą jej

odkształcenia.



Udarność jest to odporność tworzywa na

złamanie udarowe. Określa się ją stosunkiem

pracy, potrzebnej do dynamicznego

złamania próbki, do przekroju poprzecznego

próbki w miejscu złamania. Siła powinna być

przyłożona z określoną prędkością. Samo

określenie pracy potrzebnej do złamania lub

pęknięcia próbki nie jest wystarczające. W

zależności od własności badanego tworzywa

pęknięcie może być kruche lub plastyczne.

W przypadku drugim, na wykresie zależności

przyłożonej siły od odkształcenia próbki,

można wyraźnie zauważyć obszar

odkształcenia plastycznego.

Budowa aparatu Dynstat

Budowa aparatu Dynstat



Część pomiarowa składa się z dwóch tarcz współśrodkowych, z

których tarcza zewnętrzna (6) jest nieruchoma, a wewnętrzna (7)

obraca się na poziomej osi za pomocą mechanizmu ślimakowego,

połączonego z korbą (12). W celu rozszerzenia zakresu

pomiarowego aparatu w dolnej części wahadła zamocowuje się

dodatkowe obciążniki, oznaczone literami A i C, które zwiększają

moment gnący. Celem przeprowadzenia oznaczenia wytrzymałości

na zginanie i kata ugięcia na ruchomej tarczy (7) umocowane są

podpory gnące (8), w których umieszczona jest próbka (9). Na

tarczy ruchomej jest naniesiona podziałka kata ugięcia (5),

natomiast na tarczy nieruchomej znajduje się podziałka momentu

gnącego (10). Tarcza ruchoma ma podziałkę o zakresie od 0 do 90

stopni. Wskazówka (11) połączona jest z osią wahadła w ten

sposób, że jest nieco przesunięta w stosunku do samego wahadła.

Dlatego też w czasie pomiarów wskazówka wskazuje na podziałce

momentu gnącego w sposób ciągły jego wartości. W chwili

pęknięcia próbki. gdy opada zawieszone na próbce wahadło,

wskazówka, tarcza ruchoma i nieruchoma z podziałkami nie

zmieniają swojego położenia, co umożliwia odczytanie wartości

zarówno momentu gnącego jak też kąta.

Rys.2. Wygląd urządzenia Dynstat.

Schematy:

Schematy:

Przygotowanie próbek

Przygotowanie próbek



W próbie Dynstat próbki powinny mieć
kształt płytki prostokątnej o długości
l=15±0,1mm, szerokości
b=10±0,1mm, i grubości h=2-
4±0,1mm. Odpowiednią grubość
próbki dobiera się w oparciu o normy
przedmiotowe, zaś w przypadku ich
braku należy kierować się zasadą, że
im mniejsza jest wytrzymałość
tworzywa tym próbka powinna mieć
większą grubość.

Oznaczenie wytrzymałości na

Oznaczenie wytrzymałości na

zginanie i ugięcie przy użyciu

zginanie i ugięcie przy użyciu

aparatu typu Dynstat.

aparatu typu Dynstat.



Badanie wytrzymałości na zginanie za pomocą aparatu Dynstat polega na
pomiarze kąta ugięcia i momentu zginającego w chwili zniszczenia badanego
materiału, przy zastosowaniu bardzo małych próbek pomiarowych. Wartość
momentu zginającego służy do obliczenia wytrzymałości doraźnej na zginanie
Rg, którą oblicza się według wzoru:











2

2

max

*

6

m

N

h

b

M

Rg

g

Mg max – moment gnący
maksymalny, Nm,
b – szerokość próbki, m,
h – wysokość próbki, m.

Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 1)

Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 1)



Badanie należy przeprowadzić w temperaturze

otoczenia, tj. 293K,



Poprzez pokręcenie pokrętłem 12 zerować aparat, tzn.

ustawić działkę zerową na tarczy ruchomej (7) z działką

zerową odpowiedniego zakresu podziałki na tarczy

stałej (6) w jednej linii,



Wahadło (4) unieruchomić w położeniu pionowym za

pomocą zapadki (2),



Na wahadło założyć odpowiednią masą dodatkową A lub

C,



Zamocować podpory gnące (8) na tarczy ruchomej (7),

zwracając uwagę na pionowe ich ustawienie,



Wskazówkę (11) ustawić na cyfrze zero podziałki (10),



Próbę zamocować pomiędzy podporami gnącymi i

dokręcić śrubami mocującymi tak, aby próbka

ustawiona była pionowo,

Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 2)

Przeprowadzenie oznaczenia (cz. 2)



Uruchomić wahadło poprzez jednostajne pokręcenie

pokrętłem (12),w tym czasie następuje powolne

obciążenie próbki wzrastającym momentem gnącym,



Odczytać wartość momentu gnącego Mg max w

kGcm, którego wartość pokazuje wskazówka (11) i na

podziałce (10)



Odczytać wartość kąta ugięcia v w chwili, gdy

następuje złamanie próbki lub wtedy gdy wartość

momentu gnącego nie rośnie i jest stała, wartość ta

jest odczytywana na podziałce (5)



Wyjąć ze szczęk próbkę i poprzez pokręcenie

pokrętłem w stronę przeciwną do ruchu wskazówek

zegara , doprowadzić do zerowania aparatu, tj. do

ustawienia działek zerowych na podziałkach (10) i (5)

w jednej linii.

Opracowanie wyników badań.

Opracowanie wyników badań.



Dla każdego rodzaju tworzywa sztucznego
należy wykonać co najmniej po trzy
powtórzenia, zaś na wynik oznaczenia
wytrzymałości na zginanie należy podać
wartość średniej arytmetycznej z w/w
pomiarów, obliczona według wzorów:

















MPa

mm

N

h

b

M

A

R

g

g

2

2

max

n

R

R

n

i

gi

g

1

1









W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie

W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie

Dynstat wyników, należy również określić wartości

Dynstat wyników, należy również określić wartości

odchylenia standardowego s. (cz.1)

odchylenia standardowego s. (cz.1)





















2

2

1

1

)

(

m

N

n

R

R

s

n

i

g

gi



Dla oznaczenia wytrzymałości na zginanie:



Rgi – poszczególne wartości wytrzymałości na zginanie,



Rg – średnia arytmetyczna wartości wytrzymałości na
zginanie,



n – liczba wykonanych pomiarów.

W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie

W celu pełniejszej oceny uzyskanych na aparacie

Dynstat wyników, należy również określić wartości

Dynstat wyników, należy również określić wartości

odchylenia standardowego s. (cz.2)

odchylenia standardowego s. (cz.2)

1

)

(

1

2













n

s

n

i

i







Dla oznaczenia kąta ugięcia:



ϑi – poszczególne wartości kąta ugięcia,



ϑ – średnia arytmetyczna wartości kata ugięcia,



n – liczba wykonanych pomiarów.