Piotr Głowik	Metody kształtowania Materiałów	10.03.2015r.
Grupa LP4	Określenie wielkości gniotu dla warunków ściskania swobodnego.

Ściskanie osiowe - w wytrzymałości materiałów definiujemy dwa podstawowe przypadki ściskania osiowego:

• Ściskanie czyste pręta, w którym do ścianek poprzecznych jednorodnego i izotropowego pręta pryzmatycznego przyłożone jest obciążenie o stałej gęstości
  o zwrocie przeciwnym do wektora normalnego powierzchni ścianki poprzecznej (prostopadłym do ścianki, skierowanym do wewnątrz). Dla tego przypadku wytrzymałościowego znane jest rzeczywiste rozwiązanie zagadnienia brzegowego liniowej teorii sprężystości.

• Ściskanie proste pręta, które różni się od ściskania "czystego" tym, że obciążenie zastępujemy dwójką przeciwnie skierowanych, równych co do wartości i współliniowych sił skupionych, działających w osi tego pręta. Analityczne rozwiązanie tego przypadku jest praktycznie niemożliwe, dlatego stosujemy zgodnie z zasadą de Saint-Venanta rozwiązanie zagadnienia czystego ściskania przyjmując, że

gdzie A oznacza pole przekroju poprzecznego pręta.

Ściskanie ma najczęściej miejsce w przypadku prętów lub kolumn.

Zgniotem określa się zmiany, jakie zachodzą w strukturze i właściwościach metali pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno. Zgniot zachodzi poniżej temperatury rekrystalizacji, gdy szybkość procesów dyfuzyjnych jest mała. Zgniot, całokształt zmian budowy krystalicznej metalu lub stopu oraz jego własności mechanicznych, elektrycznych i innych, powstających w wyniku obróbki plastycznej na zimno.

Zgniot powoduje wzrost twardości i wytrzymałości materiału, spadek jego plastyczności, przewodności elektrycznej i odporności na korozję oraz zmniejszenie jego gęstości.

Źródło:

Wikipedia.pl

Portal wiedzy Onet.

Część praktyczna:

Pomiary wykonywane przy użyciu suwmiarki.

Nr próbki	Mierzone cechy geometryczne
		Wysokość h [mm]		Średnica d [mm]		Średnica wyoblenia db [mm]		d1[mm]	Średnica podstaw		d2 [mm]	Średnia
		pomiar	średnia	pomiar	średnia	pomiar	średnia	pomiar	średnia	pomiar	średnia	d1,2 [mm]
	0	15	15	14,99	15
		14,99				15
		15,01				15,01
	1,1	11,7		11,63			17,2	17,18	16,7	16,63	16,7	16,7	16,66
		11,6					17,15				16,6				16,7
		11,6					17,2				16,7				16,7
	2,1	9,8		9,73			19		19,03		18,5			18,43	18,4	18,3	18,36
		9,7					19,1				18,4				18,4
		9,7					19,1				18,5				18,1
	3,1	8		7,96			21		21,03		20,3			20,43	20,1	20,3	20,36
		7,9					21,1				20,6				20,1
		8					21				20,4				20,4

Dla trzech różnych gniotów całkowitych:

Nr próbki	miara			współczynnik	wskaźnik
		bezwzględna	względna	rzeczywista	gniotu	wyoblenia
		∆h [mm]	Eh	ϕh	y	Wb
0	0	0	0	1	0
1,1	3,37	0,22	-0,25	0,77	0,022
2,1	5,27	0,35	-0,43	0,64	0,034
3,1	7,04	0,47	-0,63	0,53	0,042

Jeden materiał odkształcony od stanu początkowego trzema kolejnymi, następującymi po sobie gniotami cząstkowymi:

Nr próbki		miara			Współczynnik	Wskaźnik
		Gniot	bezwzględna	względna	rzeczywista	Gniotu	Wyoblenia
0	-	0	0	0	1	0
1,1	1	3,37	0,28	-0,25	0,77	0,022
2,1	2	1,9	0,2	-0,17	0,83	0,034
3,1	3	1,77	0,22	-0,2	0,81	0,042

Czy suma gniotów cząstkowych wyrażonych miarą względną jest równa gniotowi całkowitemu wyrażonemu miarą względną?

Czy suma gniotów cząstkowych wyrażonych miarą rzeczywistą jest równa gniotowi całkowitemu wyrażonemu miarą rzeczywistą?

Rys.1 Zmiana wskaźnika wyoblenia Wb w funkcji przemiesczenia h (gniotu wyrażonego miarą bezwzględną).

Rys.2 Zmiana wskaźnika wyoblenia Wb w funkcji gniotu E (gniotu wyrażonego miarą względną).

Rys. 3 Zmiana wskaźnika wyoblenia Wb w funkcji gniotu ϕ (gniotu wyrażonego miarą rzeczywistą).

Analiza uzyskanych wyników:

Gnioty przebadane wykazują następującą charakterystykę: w miarę wzrostu średnic podstawy, wyoblenie wzrasta. Współczynnik gniotu mówi nam, jak bardzo spłaszczona jest próbka względem próbki początkowej. Wraz ze wzrostem bezwzględnego zgniotu wskaźnik wyoblenia wzrasta. Tyczy się to zarówno próbek po jednym całkowitym gniocie, jak i po kilku następujących po sobie gniotach i jest on taki sam.

Wnioski:

Przy ściskaniu swobodnym próbki metalu wyoblenie elementu wzrasta. Próbka jest spłaszczana, przez co zmiejsza się jej plastyczność. Dzięki temu próbka staje się szersza, co prowadzi do zwiększenia jej powierzchni płaskiej. Gdyby wskaźnik utrzymywał się na poziomie, to wyoblenie przestałoby wzrastać, a gdyby zmalał, to wyoblenie musiałoby się wręcz kurczyć. Wszystkie dane uzyskane w sprawozdaniu możemy użyć jako parametrów sterujących maszyną prasarską.

---