آزمایشات مقاوت مصالح

آزمایشات مقاوت مصالح

هدف از آزمایشگاه مقاومت مصالح :

کلیه قطعاتی که در ماشینها و دستگاههای صنعتی بکار برده میشود دارای مقاومت و سختی های مربوط به خود هستند كه مهندسین بعد از طرح ریزی یک ماشین یا دستگاه صنعتی و کلیه محاسبات مربوط به نیروهای وارد بر هر قطعه از این دستگاهها می بایست كه قطعات فوق را با قطعه ای با جنس همان از نظر سختی و مقاومتشان مورد آزمایش قرار می دهند تا متوجه شوند آیا قطعه مزبور تحمل نیروها و یا تنش های وارد بر خود را دارد یا نه؟ این سختی ها توسط ماشین ها و دستگاههای مختلف انجام می شود .

مقاومت مصالح چیست ؟

وقتی جسمی تحت تاثیر نیروی خارجی قرار می گیرد بر حسب مقدار و نحوه تاثیر نیرو از خود مقاومت های مختلفی نشان می دهد . علمی که نحوه اثر نیرو به اجسام و عكس العمل را كه آنها از خود نشان می دهد را بررسی می کند را مقاومت مصالح می گویند .

مقاومت مصالح از روابط و نسبت بین نیروهای خارجی و قوای داخلی اجسام ( قوای به هم چسبندگی) ذرات جسم بحث می کند . این رابطه به جنس جسم و ابعاد جسم و نحوه وارد آمدن نیرو بستگی دارد .

اصطلاحات رایج در مقاومت مصالح :

استحكام :

استحكام یا مقاومت عبارت است از حداكثر ایستادگی قوای داخلی جسم در مقابل نیروهای خارجی .

تلاش :

مقاومتی که مولکول های جسم در مقابل نیروهای خارجی برای جلوگیری از تغییر فرم نشان می دهند تلاش نام دارد .

تنش : برای سنجش استحکام جسم معمولا نیرویی که بر واحد سطح اثر می کند به حساب آورده و آن را تنش گویند .

آزمایشات مقاومت مصالح

آزمایش کشش

  هدف : بوسیله آزمایش کشش فلزات و رسم دیاگرام تنش و تغییر طول نسبی ( نسبت تغییر طول به طول اولیه ) می توان اطلاعات لازم را دربارة چگونگی تاثیر نیرو به ذرات جسم و عكس العمل را كه جسم با افزایش نیرو از خود نشان می دهد بدست آورد .

ساختمان دستگاه آزمایش کشش

شامل یک فلكه سیلندر و پیستون هیدرولیکی برای اعمال نیرو به فك متحرك پیستون حركت دهنده فك متحرك در فك ثابت _ رگلاتور _ نیرو سنج ( بر حسب Kn ) ساعت اندازه گیری با دقت 0.01 میلیمتر .

نحوه آزمایش :

چنین خواهد بود كه نمونه ای از جسم به طول و سطح مقطع معین تهیه و آن را بین دو گیره دستگاه آزمایش کشش بسته و ابتدا جسم را تحت تاثیر نیروی کمی قرار داده و ازدیاد طول ناشی از اعمال این نیرو را اندازه می گیریم . عمل فوق را با نیروهای بیشتر تا بدان جا ادامه می دهیم كه منجر به پاره شدن نمونه مورد آزمایش قرار گیرد . حال اگر مشخصات بدست آمده را در روی محور مختصاتی كه محور عمودی آن نمودار تنش و محور افقی آن درصد افزایش طول نسبی را نشان می دهد منتقل کرده و آنها را به هم وصل می کنیم . دیاگرام شبیه دیاگرام زیر بدست می آید كه در آن حدود نشان داده شده در دیاگرام قابل تشخیص است .

شرح آزمایش  

ابتدا در حدود 0.5 Kn نیرو وارد میکنیم تا لقی را بگیریم و سپس ساعت اندازه گیر را صفر كرده و عقربه های نیروسنج را با هم هماهنگ میکنیم . بعد نیرو را0.5 Kn به ترتیب اضافه می کنیم . به این کار ادامه می دهیم تا قطعه از هم بشكند.

                                                                        mpa60  

 

    40mpa

                     20mpa

                                        0.2                               1.90                 0.004

آزمایش شماره دو

                  تست پیچش

عنوان : محاسبة ضریب ارتجاعی برش

اعضایی که تحت پیچش قرار می گیرند در کارهای مهندسی زیاد به چشم میخورند . در این آزمایش عضوی را كه تحت پیچش قرار دارد مورد بحث و بررسی قرار می گیرد . این پیچش در اثر اعمال یک گشتاور یا کوپل روی عضو صورت می گیرد . شفت مدوری را كه یك انتهایش به تکیه گاه ثابت محصول است در نظر بگیرید . اگر گشتاور (T) به انتهای دیگر این شفت یا میله اعمال می گردد . شفت پیچش خورده و انتهای آزاد آن به اندازه (?) میچرخد این زاویه را زاویه پیچش می نامند . آزمایشات و مشاهدات انجام یافته نشان می دهد كه در يك محور مشخص از گشتاور(T) زاویه پیچش (?) با گشتاور متناسب است . همچنین زاویه (?)با طول شفت نیز مناسب می باشد . ( زاویه پیچش )در ناحیه الاستیک که از رابطه : ?=T.L/G.J بدست می آید .

معادلة فوق ما را به یك روش راحت برای تعیین مدول صلابت یا ضریب ارتجاعی برشی یک مادة داده شده مجهز می نماید . نمونه ای از این ماده به شكل یك مفتول استوانه ای با قطر و طول معلوم در یك ماشین آزمایش پیچش سوار شده و گشتاور اعمال می شود و مقادیر زاویه پیچش (?) ثبت می شود.

 آزمایش زیر روی قطعه ای از جنس مس با قطره ای mm10وmm5

صورت گرفته است.

گشتاور=t

شعاعC=

ممان اینرسی J=

ممان اینرسی دایره توپر

دایره خالی

                                ) – (     

                                                                                       18.02

                                                                                                                                                                              14.32                                                                                                                                                      

                                                                                                                                                                               9.48

)نمودار زاویه پیچش برای مس با قطر mm10 )

                                                                                                                5.5                   4.5                   2

                                                                                       144.23

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 113.86                                                                                                                                                                  

                                                                                                                                                                               75.91  

)نمودار زاویه پیچش برای مس با قطر mm5)

                                                                                                20                 16                13

آزمایش شماره سه

هدف:محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه .

 

جنس و محیط در مقاومت به ضربه بستگی دارد .

بررسی مواد مختلف و حرارتهای مختلف :

 

یک ماده با وجود انعطاف پذیری و استحکام بالایی كه دارد تحت تاثیر عواملی می تواند ترد و شكسته شود بدین صورت که تحت آن شرایط تمایل به یك شكست ناگهانی با مقدار بسیار کمی تغییر شکل پلاستیکی پیدا می کند طبیعتا این پدیده می تواند خطراتی را به دنبال داشته باشد . عمده ترین عوامل مؤثر عبارتند از درجه حرارتهای پایین . سرعتهای بالای وارد آمدن تنش و حالت تنش سه محوری علت ظاهر گشتن حرارت محوری می تواند تجمع رسوبات با فازهای سخت مخصوصا در مرز دانه ها _ نفوذ گازها _ ایجاد عیوب ( جاهای خالی ) همچنین اثرات خوردگی و اکسیداسیون باشد از این جهت گفته می شود كه در مواضع نظمی وجود دارد مقدار تنش ایجاد شده به طور موضعی از تنش شكست تجاوز كرده و ترك ظاهر و به محض شروع ترك تمركز تنش پیش می آید و ترك گسترش یافته منجر به شكست می شود .

از مهمترین و متداولترین روشهای آزمایش ضربه دو روش شارپی و ایزود این دو روش تنها در طرز قرار گیری نمونه ها در دستگاه آزمایش ضربه با یکدیگر تفاوت دارند . از روش شارپی در انتهای نمونه به طور آزاد بر روی تکیه گاه قرار دارد و ضربه توسط آونگی كه از نقطه تعاون منحرف شده به پشت شیار نمونه وارد می شود .

از عوامل مهم در این آزمایش درجه حرارت است زیرا فلزات در درجه حرارت های بالاتر و یا انعطاف پذیرترند لذا برای شكست آنها انرژی بیشتری لازم است در درجه حرارت های پایین بیشتر فلزات رفتاری تردتر خواهند یافت به همین جهت در صنایع هواپیماسازی _ كشتی سازی و قطار سازی _ پل سازی _ مخزن سازی لازم است كه رفتار فلزات را در درجه حرارتهای پایین نیز مد نظر قرار دهند .

نحوه آزمایش :

یك پاندول كه در حال نوسان می باشد(مانند شکل) دارای یک انرژی ثابت نیز می باشد و زمانی که رها می شود حول محور خود نوسان می کند اگر عاملی جلو حركت آن را نگیرد به همان ارتفاع قبلی در طرف دیگر بالا می رود ولی اگر عاملی جلو آن را بگیرد به علت از دست زاویه اولی دادن مقداری انرژی دیگر آن ارتفاع قبلی B زاویه را به دست نمی آورد مقداری از این انرژی صرف متلاشی كردن عامل بازدارنده ( قطعه كار ) و متواری دیگر انرژی هم مصرف بالا آمدن پاندول می شود اگر قطعه سخت و محكم باشد مقدار ارتفاع ( زاویه B ) كم می شود و اگر قطعه ضعیف تر باشد مقدار ارتفاع (زاویه B ) بیشتر می شود .

=انرژی اولیه

=انرژی ثانویه

 5699.1 =7232.3-1533.13 =انرژی ثانویه ـ انرژی اولیه=شکست

محاسبات بالا برای قطعه مسی می باشد.

1533.13=انرژی اولیه

=انرژی ثانویه

=1533.13 – 3019.7=1486.57شکست

محاسبات بالا برای قطعه برنجی می باشد.

1533.13=انرژی اولیه

=انرژی ثانویه

763.63=1533.13 –=شکست

محاسبات بالا برای قطعه آلومینیوم می باشد.

سختی سنجی برینل

یکی از معیارهای سختی است که براساس مقاومت مواد در برابر فرو رونده کروی شکل از جنس فولاد و کاربید تنگستن سختی آنها را تعیین می کنند.

سختی این روش به صورت زیر محاسبه می شود:

در این آزمایش یک فرورونده کروی از جنس فولاد سخت یا کاربید تنگستن در اندازه های 2.5و5و10 میلی متر با نیروهای خاص در سطح جسم فرو می رود.(قطر2.5کاربردی تراست.)

شرح کار و محاسبات

در این آزمایش قطعه مورد تست از فولاد انتخاب شده که قبلا عملیات پرداخت آن انجام شده و سطحی کاملا صاف و صیقلی داشته سپس با توجه به مقدار ضریب نیرو برای عدد 30 انتخاب با ساچمه قطر 2.5میلیمتر تست انجام شده.قطر اثر ساچمه روی قطعه توسط دستگاه اندازه گیری می شود عدد1.069 میلی متر بدست می آید.

آزمایش خمش یا خیز :

تیر افقی A.B را كه در انتهای آن بر روی تکیه گاه ساده ای قرار گرفته و به قسمت وسط آن بار (F) اثر می کند در نظر بگیرید .

چنین باری كه فرض شده در یك نقطه اثر می کند بار متمرکز یا نقطه ای می گویند . چون تیر در حال تعادل قرار دارد و بار در وسط تیر اثر كرده است عكس العمل های (RB) و (RA) كه به ترتیب مربوط به تکیه گاه های (A,B) می باشند هر كدام ( F/2) خواهند شد .

اگر بار وارده نسبت به تکیه گاه ها متقارن باشند نصف بار را یک تکیه گاه و نصف دیگر را تکیه گاه دیگر عمل می کند . تنش خمشی در یك تیر از رابطة E = m/w محاسبه می گردد كه در آن m گشتاور max و w آسایش مقطع به سطح مقطع تیر است .

هدف آزمایش :

یکی از فاکتورهای مهم در تیرها مقدار تغییر جابه جایی در امتداد محور y ها می باشد كه در اثر اعمال نیرو متمركز ایجاد می شود ( نیرو می تواند گسترده باشد ) در این آزمایش باید به این سوال پاسخ داده شود كه اگر قطعه ای بین دو تکیه گاه قرار گیرد و یك بار f به آن وارد شود چه مقدار تغییر شکل در قطعه بوجود می آید.

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

محدودیت زمانی مجاز به پایان رسید. لطفا کد امنیتی را دوباره تکمیل کنید.