تئوري آزمايش :
آزمايش كشش را مي توان براي فلزات مختلف انجام داد و با استفاده از نمودارهاي بدست آمده خواص فلزات را سنجيد . در رشته هاي مختلف فلزات بويژه فولادها از اهميت ويژه اي برخوردار هستند. مشخصات مهم فولاد كه آن را نسبت به ساير فلزات ممتاز ساخته است ، مقاومت زياد ، شكل پذيري و يكسان بودن مقاومت آن در فشار و كشش مي باشد .
مهمترين خاصيت مهندسي فولاد نمودار تنش و كرنش آن در آزمايش كشش مي باشد كه از روي اين نمودار تنش تسليم يا تنش جاري شدن فولاد بدست مي آيد .
تنش تسليم yσ :
تنشي است كه در آن ماده شروع به سيلان مي كند ، يعني تنشي كه در آن نمودار به حالت افقي در مي آيد.
تنش تسليم براي فلزات ترد از روش انحراف يا offset بدست مي آيد.
بدين ترتيب كه در روي محور طول ها كرنش معادل 0.2 % را مشخص مي كنند. سپس از اين نقطه خطي موازي قسمت ابتداي نمودار تنش و كرنش رسم مي كنند تا نمودار را در نقطه اي قطع كند تنش مربوط به آن نقطه را تنش تسليم مي گويند.
ناحيه خميري يا پله پلاستيك يا تسليم :
با افزايش بار كششي حالتي پيش مي آيد كه بدون افزايش قابل ملاحظه نيرو مهده شروع به سيلان مي كند . خط تقريبا افقي بدست آمده در روي نمودار را پله تسليم مي گويند.
سخت شدگي مجدد :
پس از ناحيه پلاستيك ناحيه اي وجود دارد كه تنش مجددا با افزايش كرنش ازدياد پيدا مي كند. ليكن با شيب به مراتب كمتر از ناحيه الاستيك مي باشد
تنش نهايي :
تنشي است كه از تقسيم ماكزيمم نيروي اعمالي برسطح مقطع اوليه حاصل مي شود
تنش گسيختگي :
تنشي است كه از تقسيم نيرو در هنگام گسيختگي به سطح مقطع اوليه حاصل مي شود.البته بايد توجه داشت منظور از مفهوم تنش گسيختگي مقدار تنشي است كه نمونه در قسمت لاغر شده در لحظه گسيختگي دارد .
ناحيه گلويي شدن (بطري شدن) :
در انتهاي حالت سخت شدگي بدون اينكه نياز باشد مقدار نيرو افزايش يابد در يك قسمت از نمونه مقطع شروع به لاغر شدن مي كند تا گسيخته شود اين ناحيه را ناحيه گلويي شدن مي نامند.
داكتيليت يا نرمي فلز :
اين خاصيت در حقيقت مصرف چكش خواري فلز مي باشد و براي تعيين آن دو معيار بكار مي رود
معيار اول نرمي فلز بصورت در افزايش طول نمونه به شرح زير مي باشد
) × 100 = در صد افزايش طول LB-LO LO
LO طول اوليه نمونه و LB طول نمونه در لحظه گسيختگي است
معيار دوم نرمي فلز به صورت در صد كاهش مساحت در ناحيه گلوشدگي به شرح زير است :
در صد كاهش مساحت ) × 100 = AO – AB) AO
AO مساحت اوليه مقطع نمونه AB مساحت مقطع در ناحيه گلو شدگي
شرح دستگاه آزمايش :
1- فريم دستگاه
2-فك هاي دستگاه
3-جك
4-يونيت
5-نمايش دهنده فشار يونيت
6-اتصال بين يونيت و جك
7- لودسل براي تعين نيرو
شرح آزمايش
ابتدا مشخصات قطعه ي مورد نظر براي آزمايش كشش را كه از جنس برنج است توسط كوليس اندازه گرفته و آن را در برگه اي يادداشت مي شود
مشخصات لازم به اندازه گيري عبارتند از
d1 : كه همانقطر كوچك شافت است و L1 همان قسمت باریک شده است
حال اپراتور کامپیوتر را روشن کرده و قطعه را بین دو فک دستگاه قرار داده و سپس شروع به اعمال نیرو به قطعه به کمک اهرم جک واقع در دستگاه می کند و به این ترتیب اعمال نیرو توسط اوپراتور به مقداری وارد می شود که منجر به شکست قطعه شود در حین انجام آزمایش برنامه ای که در سیستم نصب شده میزان جابه جایی قطعه را به کمک نموداری که داده های خود را از سنسور واقع در دستگاه کشش می گیرد به اپراتور نشان می دهد تا نهایتا قطعه گسیخته و پاره شود
چون اعمال نیرو به وسیله اهرم جک به صورت نا پیوسته (منقطع) به قطعه وارد می شود باعث بروز خطاهای کوچکی در شکل نمودار می شود که برای از بین بردن این عیب خود نرم افزار دارای یک فیلتر می باشد که با کلیک کردن بر روی آن این عیوب را حذف کرده و نمودار شکل منظمی به خود می گیرد
در حین آزمایش کشش این نرم افزار علاوه بر اینکه نمودار بر اساس داده های گرفته شده را می کشد همان داده ها را در جدولی ذخیره می کند که اپراتور این داده ها را یادداشت کرده و سپس به کمك فرمولهای:
مقادیر تنش . کرنش و مقدار عملی مدول الاستیسیته را محاسبه می کند
نتايج :
از نتايج بدست آمده كه در ادامه مشاهده خواهيد كرد و همچنين سطح مقطع شكسته شده به اين نتيجه مي رسيم كه برنج يك آلياژ ترد مي باشد .
|
نيرو ton
|
جابه جايي mm
|
تنش mpa
|
كرنش
|
مدول الاستيك mpa
|
|
0.34
|
0.02
|
54.84051
|
0.000418
|
131068.8
|
|
0.74
|
0.24
|
119.3588
|
0.005021
|
23772.29
|
|
0.84
|
0.33
|
135.4883
|
0.006904
|
19625.28
|
|
0.82
|
0.35
|
132.2624
|
0.007322
|
18063.27
|
|
0.93
|
0.47
|
150.0049
|
0.009833
|
15255.82
|
|
0.99
|
0.77
|
159.6827
|
0.016109
|
9912.768
|
|
1.03
|
1.07
|
166.1345
|
0.022385
|
7421.709
|
|
1.02
|
1.08
|
164.5215
|
0.022594
|
7281.601
|
|
1.07
|
1.15
|
172.5863
|
0.024059
|
7173.588
|
|
1.1
|
1.45
|
177.4252
|
0.030335
|
5848.913
|
|
1.13
|
1.76
|
182.2641
|
0.03682
|
4950.126
|
|
1.12
|
1.84
|
180.6511
|
0.038494
|
4693.001
|
|
1.16
|
1.87
|
187.1029
|
0.039121
|
4782.631
|
|
1.17
|
2.03
|
188.7159
|
0.042469
|
4443.655
|
|
1.19
|
2.23
|
191.9418
|
0.046653
|
4114.268
|
|
1.2
|
2.37
|
193.5548
|
0.049582
|
3903.763
|
|
1.22
|
2.56
|
196.7807
|
0.053556
|
3674.264
|
|
1.19
|
2.59
|
191.9418
|
0.054184
|
3542.401
|
|
1.24
|
2.61
|
200.0066
|
0.054603
|
3662.956
|
|
1.24
|
2.89
|
200.0066
|
0.06046
|
3308.067
|
|
1.26
|
3.17
|
203.2325
|
0.066318
|
3064.515
|
|
1.27
|
3.36
|
204.8454
|
0.070293
|
2914.17
|
|
1.24
|
3.38
|
200.0066
|
0.070711
|
2828.495
|
|
1.3
|
3.39
|
209.6843
|
0.070921
|
2956.611
|
|
1.29
|
3.58
|
208.0714
|
0.074895
|
2778.159
|
|
1.31
|
3.85
|
211.2973
|
0.080544
|
2623.379
|
|
1.32
|
4.12
|
212.9102
|
0.086192
|
2470.172
|
|
1.29
|
4.21
|
208.0714
|
0.088075
|
2362.425
|
|
1.27
|
4.23
|
204.8454
|
0.088494
|
2314.802
|
|
1.34
|
4.34
|
216.1361
|
0.090795
|
2380.486
|
|
1.34
|
4.6
|
216.1361
|
0.096234
|
2245.936
|
|
0
|
9.52
|
0
|
0.199163
|
0
|
نمودار تنش – کرنش برنج
نتيجه گيري و بحث:
در اين آزمايش به دلايل زير امكان بروز خطا وجود دارد:
1)اعمال نيرو چون بصورت گسسته است بنابر اين باعث بروز خطا در داده ها در نتيجه باعث ايجاد خطا در شكل نمودتر مي شود.
2) سنسور اين دستگاه به كمك نيروي اصطكاك عمل مي كند كه اين امر نيز در بروز خطا موثر است
3) به دليل اينكه قطعات مورد آزمايش استاندارد نبوده و در هنگام تراشكاري مراكز تنشي در قطعات به وجود آمده كه اين امر نيز در بروز خطا در آزمايش موثر مي باشد.
4) و ...
