HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆUHƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆUHƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆUHƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆUHƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆUHƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU

Trang 1

HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH TN SBVL GVHD: ThS NGUYỄN HỒNG DIỄN

THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU

MỤC LỤC

Bài 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP

Bài2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG

Bài3: THÍ NGHIỆM NÉN THÉP

Bài4: THÍ NGHIỆM NÉN GANG

Bài 5: THÍ NGHIỆM UỐN THÉP XÂY DỰNG

Bài6: XÁC ĐỊNH MODULE ĐÀN HỒI CỦA THÉP

Bài7: XÁC ĐỊNH MODULE CHỐNG TRƯỢT CỦA THÉP

Trang 2

Bài 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP

1 Mục đích thí nghiệm:

 Xem xét mối quan hệ giữa lực (tải trọng) và biến dạng khi kéo mẫu thép

 Xác định một số đặc trưng cơ học của thép:

 Các giả thuyết làm cơ sở tính toán cho thanh chịu kéo nén đúng tâm:

 Giả thuyết mặt cắt ngang: Mặt cắt ngang trước và sau khi chịu lực vẫn phẳng và vuông góc với trục thanh

 Giả thuyết về các thớ dọc: trong quá trình chịu lực các thớ dọc không

bị chèn ép lên nhau, các thớ dọc trước và sau khi chịu lực vẫn song song với nhau

 Dưới tác dụng của lực kéo nén đúng tâm, trên mặt cắt ngang chỉ có 1 thành phần ứng suất

3 Các giai đoạn làm việc:

 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo P và biến dạng dài (P-∆L)

của mẫu trong thí nghiệm kéo thường có dạng như hình:

p

Hình 1.1 Quan hệ (P- ) và ( ) khi kéo thép

 Một số đặc trưng cơ học của thép

+ Giới hạn tỷ lệ: =

Trang 3

- F0 : diện tích mặt cắt ngang của mẫu lúc ban đầu

- F1 : diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử tại vị trí bị đứt

- L0 : chiều dài tính toán ban đầu của mẫu thử

- L1 : chiều dài tính toán sau khi đứt của mẫu thử

4 Mẫu thí nghiệm:

a Mẫu thử tiêu chuẩn:

-Theo TCVN 197-1985: mẫu thí nghiệm có thể có tiết diện tròn hoặc chữ nhật

Hình 1: Mẫu thí nghiệm kéo thép

- Đối với mẫu tiết diện tròn:

 L0 = 5d0 hay 10do (tùy mẫu ngắn hay dài)

 L = L0 +( 0.5d0 ÷ 2d0)

-Đối với mẫu tiết diện chữ nhật:

Trang 4

- Trong đó: d0 : đường kính thanh thép (mm)

h : chiều cao miệng kẹp (mm)

Trang 5

 Kiểm tra lại các dụng cụ đo

 Xác định d0 (mẫu tròn). > tính L0 = 10d0

 Khắc vạch lên mẫu thử, khoảng cách giữa các vạch là 10mm (1cm)

 Sử dụng ngàm kẹp của máy thích hợp với 2 đầu kẹp mẫu

 Đặt mẫu vào ngàm kẹp và kẹp mẫu, (kiểm tra kim chỉ lực, kiểm tra bộ phận

 Mở valve gia tải, điều chỉnh cho lực kéo tăng từ từ

 Trong quá trình kéo chú ý ghi nhận giá trị P chảy, P bền

 Khi mẫu đứt, đóng van gia tải, mở kẹp ngàm, lấy mẫu ra khỏi máy

 Mở van xả áp lực dầu, tắt máy

 Tiến hành đo thông số mẫu sau khi đứt, tính toán kết quả báo cáo

8 Tính toán kết quả sau khi thí nghiệm:

Tính toán các ứng suất giới hạn (giới hạn chảy, bền)

 Chấp liền mẫu lại, xác định kích thước L1

a Cách tính toán chiều dài mẫu sau khi đứt

 Gọi: 0 là vị trí chỗ đứt; A là vạch biên trên đoạn ngắn

 Gọi x là khoảng cách từ A đến 0

 Nếu L0 /3 ≤ x ≤L0/2 : thì L1 là khoảng cách giữa 2 vạch biên mẫu thử

 Nếu x< L0/3 phải “ quy đổi chỗ đứt về giữa mẫu” như sau:

Trang 6

-Gọi: N là số khoảng chia trên mẫu

-Gọi: B là điểm nằm trên vạch nào đó của đoạn dài sao cho “ khoảng cách từ B đến 0 bằng hoặc nhỏ hơn 1 vạch so với khoảng cách từ A đến 0”

-Gọi n là số khoảng chia trên AB; Tính L1 theo 2 trường hợp sau:

 Xác định điểm C nằm trên vạch cách điểm B (N-n-1)/2 khoảng chia

 Xác định D nằm trên vạch cách điểm C 1 khoảng chia

 Đo khoảng cách LAB, LBC ,LCD

Thì L1 = LAB + LBC + LCD

b Độ giãn dài tương đối:

- Vẽ lại hình dạng mẫu thử sau khi đứt ( đã chấp lại thật khít)

- Tính độ dãn dài tương đối theo công thức, trong đó L1 tính ở phần a

c Tính độ co thắt tỷ đối :

- Đo đường kính d1 tại chỗ đứt

- Tính độ co thắt tỷ đối theo công thức

d Giới hạn chảy, giới hạn bền:

- Tính toán giới hạn chảy và giới hạn bền theo công thức

e, Vẽ lại biểu đồ quan hệ

Trang 7

P-HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH TN SBVL GVHD: ThS NGUYỄN HỒNG DIỄN

9 Nhận xét, giải thích kết quả thí nghiệm:

 Nhận xét dạng biểu đồ P-∆L( giữa lý thuyết và thực nghiệm)

 Nêu một số tính chất cơ học của vật liệu thép

10 Thí nghiệm kéo mẫu thép cốt bê tông (thép gân):

a, Trình tự thí nghiệm:

 Xác định đường kính danh nghĩa của mẫu thép ( )

 Dùng thước thẳng đo chiều dài (l) mẫu thép

 Dùng cân điện tử để xác định khối lượng (m) mẫu thép

 Khắc vạch trên mẫu, mỗi vạch cách nhau 2 ;2.5 hay 5 (tuỳ theo ), chiều dài tính toán L0=10

 Gắn mẫu vào ngàm kéo và thực hiện các bước tiếp theo (giống trường hợp kéo mẫu thép tròn trơn)

b, Tính toán kết quả thí nghiệm:

Diện tích tiết diện ngang danh nghĩa: Fdn=

Diện tích tiết diện ngang thực tế: Ftt =

Trang 8

Bài 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG

 Tìm hiểu quan hệ giữa lực (tải trọng) và biến dạng khi kéo mẫu gang

 Xác định giới hạn bền khi kéo )của gang

 Chọn ngàm kéo thích hợp với kích thước đầu ngàm mẫu

 Kẹp mẫu vào ngàm kéo

6.Tiến hành thí nghiệm:

 Mở valve gia tải, điều chỉnh máy cho lực kéo tăng từ từ

Trang 9

 Trong quá trình kéo chú ý đọc giá trị Pbk trên đồng hồ (hoặc đọc trên biểu đồ)

 Khi mẫu đứt, xả áp lực dầu, tắt máy và lấy mẫu ra khỏi máy

7 Tính toán kết quả thí nghiệm:

Trong đó : Pbk: giá trị bền kéo của vật liệu

F0: Diện tích tiết diện mẫu thử

Ch ý khơng cĩ giới hạn chảy!!!

- Nhận xét dạng biểu đồ quan hệ P-∆L

- Nêu một số tính chất cơ học của gang, so sánh với thép

Trang 10

Bài 3: THÍ NGHIỆM NÉN THÉP

- Quan sát biến dạng của mẫu thép khi chịu nén

- Xác định đặc trưng cơ học của thép: giới hạn chảy ( ) của thép khi chịu nén (rất khó xác định)

do

ho

Hình 3.2 Mẫu thí nghiệm

Mẫu có dạng hình trụ trịn (H3.2) hoặc lăng trụ đa giác với kích thước

d0 : đường kính ban đầu của mẫu

h0 : chiều cao ban đầu của mẫu

trong đó: 1 ≤ ≤ 3 ( Tỉ số trên để tránh hiện tượng gì khi nén?)

Trang 11

- Mở valve gia tải, cho lực tăng từ từ

- Theo di đồng hồ lực và biến dạng, đọc lực Pch ở giai đoạn chảy, tiếp

tục tăng lực đến 70÷80% cấp tải đang sử dụng thì dừng lại hay khi mẫu bị co ngắn khoảng 50% thì xả áp lực và lấy mẫu ra ngoài

7 Kết quả thí nghiệm:

- Vẽ lại hình dạng của mẫu thử sau qu trình chịu lực:

- Đánh giá tính chất cơ học của thép khi chịu nén

- So sánh tính chất cơ học của thép khi kéo

Trang 12

Bài 4: THÍ NGHIỆM NÉN GANG

- Tìm hiểu quan hệ giữa lực và biến dạng khi nén gang

- Xác định giới hạn bền khi chịu nén ( ) của gang

d0 : đường kính ban đầu của mẫu

h0 : chiều cao ban đầu của mẫu

Trang 13

6 Tiến hành thí nghiệm:

- Mở valve gia tải, cho lực tăng từ từ

- Theo di đồng hồ, đọc giá trị Pbn ( hay đọc trên biểu đồ)

- Khi mẫu bị phá hỏng thì dừng lại: xả áp lực và lấy mẫu ra

7 Tính toán kết quả thí nghiệm:

- Tính giới hạn bền khi nén: =

F0: tiết diện mẫu, F0=

- Vẽ lại dạng của mẫu thử sau khi thí nghiệm:

8 Nhận xét kết quả thí nghiệm và giải thích:

- Nhận xét cơ tính của vật liệu gang:

- So sánh cơ tính của gang và thép

Trang 14

Bài 5: THÍ NGHIỆM UỐN THÉP XÂY DỰNG

 Kiểm tra đánh giá cơ tính của vật liệu

 So sánh với tiêu chuẩn của sản phẩm đã công bố

2 Bản chất phương pháp:

 Mẫu thử (có tiết diện vuông,chữ nhật,tròn) được đem biến dạng dẻo xung quanh gối uốn (búa uốn) đến khi đạt góc uốn định trước hoặc đến khi xuất hiện vết nứt

L

l D

Sơ đồ thí nghiệm uốn

Theo TCVN 198-1985

 Chiều rộng mẫu thử (vuông, chữ nhật hay đa giác)

 Nếu vật liệu có bề rộng ban đầu b0 ≤ 20mm lấy b=b0

 Nếu vật liệu có b0 >20mm gia công để có b=(20÷50)mm sao cho b=2a

 Nếu vật liệu có a0 ≤ 3mm lấy a=a0 ,b ≤ 20mm( 5mm)

 Chiều dày mẫu thử (vuông, chữ nhật hay đa giác)

 Khi a0 ≤ 25mm lấy a=a0

 Khi a > 25mm gia công để có a=25mm

(Khi uốn để mặt không bị gia công về phía chịu kéo)

 Đường kính mẫu thử (tròn): Dùng cho thí nghiệm này

 Nếu lấy d0=d thì d0 ≤ 50mm

Trang 15

 Chiều dài mẫu thử phụ thuộc vào bề dày ( hoặc đường kính) mẫu thử và cách tiến hành thử

5 Tiến hành thí nghiệm: (Mẫu thép cốt bê tông)

 Chọn búa uốn (D) thích hợp với kích thước mẫu

D=(2.5÷3.0)

 Gắn búa uốn vào máy

 Điều chỉnh khoảng cách hai gối đỡ: L= D+(5÷8)

 Đặt mẫu thử lên 2 gối đỡ

 Mở máy điều chỉnh cho búa uốn chạm vào mẫu thử

 Gia tải từ từ để uốn mẫu đến góc 900 lấy mẫu ra xem thử có vết nứt hay không

 Nếu mẫu chưa nứt đặt mẫu vào và uốn cho đến khi xuất hiện vết nứt hoặc 1800

 Chú ý trong quá trình tiến hành thí nghiệm:

 Chọn D búa phù hợp vì nếu búa lớn quá thì góc uốn lớn, nhỏ quá thì xuất hiện vết nứt ở mẫu sớm

 Khoảng cách l1 trên hình vẽ phải lớn hơn để tránh mẫu bị nén ở 2 gối đỡ

6 Kết quả thí nghiệm:

Trang 16

Bài 6: XÁC ĐỊNH MODULE ĐÀN HỒI CỦA THÉP 1.Mục đích thí nghiệm:

 Xác định module đàn hồi (E) của thép

 Kiểm định với lý thuyết về E đ học.(Định luật hook)

2.Cơ sở lí thuyết:

 Xét một dầm congson chịu lực như sau:

 Độ võng tại vị trí đặt tải trọng: =

Trong đó: Ix= (mẫu tiết diện chữ nhật) L: chiều dài tính toán, b, h: kích thước tiết diện ngang

 Mẫu được chế tạo bằng thép CT3 có tiết diện ngang hình chữ nhật (hình 2)

 Chiều dài nhịp tính toán (L) là khoảng cách từ vị trí có tiết diện

không đổi ( “ngàm”) đến vị trí đặt lực Nên chọn L là bội của 10mm

để thuận tiện khi tính toán

Trang 17

P L

1 1

5 Chuẩn bị, tiến hành thí nghiệm:

 Dùng thước kẹp đo tiết diện ngang

 Gắn đồng hồ đo biến dạng vào giá đỡ

 Dùng thước thẳng đo chiều dài nhịp

 Lắp thiết bị treo tải vào mẫu thử đọc (ghi lại) con số trên đồng hồ

đo biến dạng ( )

 Đặt một quả cân vào vị trí treo tải (mỗi quả cân có trọng lượng 10N)

đọc (ghi lại) số trên đồng hồ đo biến dạng )

 Đặt tiếp quả cân thứ hai lên giá treo tải đọc (ghi lại) số trên đồng hồ

Trang 18

 Kết quả được đưa vào bảng tính sau:

 Gi trị P vừa tìm được tương đối chính xác với lí thuyết

 Giải thích nguyên nhân sai số nếu có

STT Số quả cân tại

Trang 19

Bài 7: XÁC ĐỊNH MODULE CHỐNG TRƯỢT CỦA THÉP

 Xác định module chống trượt (G) của thép

 So sánh với giá trị G đ được công bố hay kiểm định định luật hooke

2 Cơ sở lí thuyết:

 Khi xoắn thuần tuý một thanh có mặt cắt ngang hình trịn, gĩc xoắn tương đối giữa hai mặt cắt A, B cách nhau một đoạn LAB được tính như sau:

Trong đó: moment xoắn (hằng số trên chiều dài AB)

do được, đầu thừa của mẫu gắn một thanh ngang (console [3]), đầu

console được treo các quả cân để tạo ra moment xoắn trong thanh [1]

 Trong khoảng từ ngàm đến ổ bi có gắn 2 thanh ngang (console [4])

Trang 20

 Các đồng hồ đo biến dạng (chuyển vị kế [5] ) được gắn ở đầu console [4]

5 Chuẩn bị, tiến hành thí nghiệm:

 Dùng thước kẹp đo đường kính mẫu thử

 Gắn đồng hồ đo biến dạng vào giá đỡ

 Dùng thước thẳng đo khoảng cách giữa A và B (LAB)

 Đo khoảng cách từ trục mẫu [1] đến vị trí đồng hồ đo biến dạng (a)

 Đo khoảng cách từ trục mẫu [1] đến vị trí treo các quả cân (b)

 Lắp thiết bị treo tải vào đầu console [3] đọc (ghi lại) các con số trên đồng

Trang 21

 Module chống trượt:

; b) Kết quả tính toán:

-Nhận xét giá trị G vừa tìm được

-So sánh kết quả thực nghiệm và lí thuyết tương

?ف?ف?ف?ف?فHẾT ?ف?ف?ف?ف?ف

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	1,04 MB