1.Wstęp teoretyczny.

Pomiaru wytrzymałości i udarności na zginanie można dokonać za pomocą aparatu Dynstat. Aparat ten składa się z podstawy statywu i umieszczonej na nim części pomiarowej przyrządu. Część pomiarowa składa się z dwóch współśrodkowych tarcz. Tarcza zewnętrzna jest nieruchoma, a wewnętrzna obraca się na poziomej osi za pomocą mechanizmu ślimakowego, połączonego z korbką.

Na przedniej części osi znajduje się wahadło, zaopatrzone u dołu w ostrze, które przeznaczone jest do pomiarów udarność. W dolnej części wahadła można mocować dodatkowe obciążniki, które zwiększają moment zginający. W górnej części wahadła, przy osi jego obrotu, znajduje się dolny uchwyt mocowania próbki. Po lewej stronie środkowej tarczy przykręca się ruchome ramię, w którym znajduje się górny uchwyt mocowania próbki. Położenie zerowe jest wtedy, gdy wahadło zwisa pionowo w dół, a tarcza ruchoma ustawiona jest tak, że punkt zerowy w skali kąta ugięcia pokrywa się z punktem zerowym na skali momentów zginających na tarczy nieruchomej. Górny uchwyt próbki znajduje się bezpośrednio nad miejscem zaczepienia wahadła, czyli nad dolnym uchwytem próbki. Obydwa uchwyty tworzą szczelinę, w której mocuje się próbkę. Na osi znajduje się ruchoma wskazówka. W czasie pomiaru przesuwana jest ona za pomocą występu, który znajduje się na tylnej ścianie wahadła. Wskazówka wskazuje na nieruchomych skalach wielkość momentu zginającego.

Na tarczy ruchomej znajduje się skala kątowa od 0 - 90⁰ , która przesuwa się pod wskazówką szybciej niż wskazówka. Dlatego też w czasie pomiaru wskazówka wyznacza na skali kąt ugięcia próbki. Gdy próbka ulega pęknięciu, wahadło opada, a wskazówka i tarcza ze skalami nie zmieniają swego położenia. W ten sposób odczytujemy wartość momentu zginającego i kąt ugięcia odpowiadającego zniszczeniu próbki.

W czasie badania wytrzymałości na zginanie rejestruje się ugięcie próbki. Ugięcie jest to droga punktu na górnej powierzchni próbki w miejscu przyłożenia siły P. Ugięcie bezwzględne tzw. bezwzględną strzałkę ugięcia f, wyraża się w jednostkach długości.

Wytrzymałość na zginanie R_g (N/m²) są to naprężenia występujące w chwili zniszczenia próbki podczas zginania. Wyraża się wzorem:

$$Rg = \frac{\text{Mg}}{w} = A*\frac{6*Mg}{b*h^{2}}\ \ \lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

gdzie:

Mg - moment zginający w miejscu przyłożenia siły P

W - wskaźnik wytrzymałości

b - szerokość poprzecznego przekroju próbki

h - grubość próbki

A – stała równa 0,09807

Na aparacie Dynstat mierzymy moment zginający M, kąt ugięcia.

Udarnością nazywamy odporność tworzywa na złamanie udarowe. Jest to stosunek pracy potrzebnej do dynamicznego złamania próbki, do pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu złamania. Na wynik pomiaru udarności wpływa wiele czynników, w tym zależnych od pracy aparatu np.:

• opór powietrza

• siła tarcia elementów ruchomych

• zmiana kierunku uderzenia

• zmiany naprężenia powstające na skutek różnej siły dokręcania śrubki mocującej próbkę

Udarność wyraża się wzorem:

$$U = B*\frac{L}{b*h\ }\ \ \lbrack\frac{\text{KJ}}{m^{2}}\rbrack$$

gdzie:

B - praca niszczenia próbki

b - szerokość próbki

h - grubość próbki

L – praca wahadła

Na aparacie Dynstat mierzymy pracę niszczenia próbki A

2.Przebieg ćwiczenia.

Próba badania wytrzymałości na zginanie.

Numer próbki	Wymiary próbki [mm]	Moment zginający Mg,	Wytrzymałość na zginanie Rg [N/mm^2]	Średnia Rg max [N/mm^2]	Odchylenie standardowe	Kąt ugięcia V
	Szer. b	Wys. h
1.	3	10,25	18	0,0335	0,0311	0,00208
2.	3	10,25	16	0,0299
3.	3	10,25	16	0,0299

Obliczenia.

$$Rg = \frac{\text{Mg}}{w} = A*\frac{6*Mg}{b*h^{2}}$$

$$\text{Rg}1 = \frac{\text{Mg}}{w} = 0,09807*\frac{6*18}{3*\left( 10,25 \right)^{2}} = 0,0335\ \ \lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$\text{Rg}2 = \frac{\text{Mg}}{w} = 0,09807*\frac{6*16}{3*\left( 10,25 \right)^{2}} = 0,0299\ \ \lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$\text{Rg}3 = \frac{\text{Mg}}{w} = 0,09807*\frac{6*16}{3*\left( 10,25 \right)^{2}} = 0,0299\ \ \lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$S = \sqrt{\frac{\Sigma\left( Rgi - Rgsr \right)^{2}}{n - 1}}$$

S = $\sqrt{\frac{\Sigma\left( {0,0335 - 0,0311)}^{2} + {(0,0299 - 0,0311)}^{2} + (0,0299 - 0,0311 \right)^{2}}{2}} = 0,00208$

Próba badania udarności.

Numer próbki	Wymiary próbki [mm]	Praca wahadła L	Udarność bez karbu KJ/mm^2	Średnia udarność KJ/cm^2	Odchylenie standardowe
	Szer. b	Wys. H
1.	3	10,25	1,7	0,0542	0,0569
2.	3	10,25	1,95	0,0622
3.	3	10,25	1,7	0,0542

Obliczenia.

$$U = B*\frac{L}{b*h\ }$$

$$U_{1} = 0,980655*\frac{1,7}{3*10,25\ } = 0,0542\ \lbrack\frac{\text{KJ}}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$U_{2} = 0,980655*\frac{1,95}{3*10,25\ } = 0,0622\ \lbrack\frac{\text{KJ}}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$U_{1} = 0,980655*\frac{1,7}{3*10,25\ } = 0,0542\ \lbrack\frac{\text{KJ}}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

$$S = \sqrt{\frac{\Sigma\left( Rgi - Rgsr \right)^{2}}{n - 1}}$$

$S = \sqrt{\frac{\Sigma\left( {0,0542 - 0,0569)}^{2} + {(0,0622 - 0,0569)}^{2} + (0,0542 - 0,0569 \right)^{2}}{2}} = 0,00462$

3.Wnioski:

Próba udarności polegała na odczytaniu na tarczy aparatu wartości momentu zginającego, dla którego następuje zerwanie próbki. Analizując wyniki pomiarów z tego doświadczenia można zauważyć, że przy gwałtownym uderzeniu próbka szybko zostaje zniszczona. W próbie badania wytrzymałości na zginanie, badana próbka była poddawana powoli zwiększającemu się obciążeniu. Odczytując wartości momentów zginających można było wyliczyć naprężenie zginające. Po przekroczeniu maksymalnej wartości momentu zginającego próbka ulegała zniszczeniu.