Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

2/8/2023
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI
HA NOI UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING www: huce.edu.vn
THÍ NGHIỆM MÔN HỌC
SỨC BỀN VẬT LIỆU I
TS. Vũ Văn Thẩm - 0972811818
Ha Noi University of Civil Engineering
Email: thamvv@huce.edu.vn Hà Nội, 2023 1 MỞ ĐẦU
❑ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU: (Căn cứ vào tính chất Iàm việc và biến dạng)
- Vật liệu dẻo: Sắt, thép, đồng, nhôm … 2 1 2/8/2023 MỞ ĐẦU
❑ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU: (Căn cứ vào tính chất Iàm việc và biến dạng)
- Vật liệu giòn: Gang, gạch, đá, bê tông … 3 NỘI DUNG
Bài 1. Thí nghiệm kéo vật liệu dẻo
Bài 2. Thí nghiệm nén vật liệu dẻo
Bài 3. Thí nghiệm kéo vật liệu giòn
Bài 4. Thí nhiệm nén vật liệu giòn 4 2 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu dẻo khi kéo: Giới hạn tỷ lệ
tl, giới hạn chảy ch, giới hạn bền b.
Xác định đặc trưng biến dạng của vật liệu dẻo khi kéo: độ biến dạng
dài tỷ đối  tính theo %, độ thắt tỷ đối  tính theo %.
So sánh giữa lý thuyết và thực nghiệm.
2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM:
- Thép (Dạng mẫu chuẩn tiết diện tròn được chế tạo sẵn hoặc mẫu thép
vằn phổ biến trong ngành xây dựng)
3. TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM:
TCVN 1651-1: 2008 Thép cốt bê tông (Thép tròn trơn).
TCVN 1651-2: 2018 Thép cốt bê tông (Thép thanh vằn). 5
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO 6 3 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
4. MẪU THÍ NGHIỆM: a) Mẫu đúc sẵn c) Mẫu thép nguyên dạng
b) Mẫu gia công cơ khí (tiện)
Hình 1.1. Một số dạng mẫu thép tròn thường dùng 7
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
4. MẪU THÍ NGHIỆM: (Thép vằn CB−300V) Hình 1.2. Thanh thép vằn 8 4 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
− Đồ thị biểu diễn quan hệ lực kéo và biến dạng dài (F−L): F
+ GĐ1 - Giai đoạn đàn hồi: F và l
quan hệ bậc nhất với nhau tuân Fb D
theo định luật hooke, khi lực F thôi tác dụng l= 0. E F B ch
+ GĐ2 - giai đoạn chảy dẻo: lực C Ftl A
tác dụng F không tăng nhưng biến dạng l vẫn tăng.
+ GĐ3 - giai đoạn củng cố (tái
bền): quan hệ F và l là phi tuyến. khi F = F 0
b, xuất hiện tiết diện “cổ I
thắt”, ứng suất tăng nhanh và mẫu Miền Miền Miền Miền đàn hồi chảy dẻo củng cố thắt đứt. 9
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
- Đồ thị quy ước biểu diễn quan hệ ứng suất và biến dạng tỷ đối ( - ) :  + Ứng suất quy ước: b D F σ = A 0 E B ch C
+ Biến dạng tỷ đối quy ước: tl A   = l l 0
- Đặc trưng tính bền: F
+ Giới hạn tỷ lệ: σ = tl tl A 0 0  F Miền Miền Miền Miền
+ Giới hạn chảy: σ = ch đàn hồi chảy dẻo củng cố thắt ch A 0
Hình 1.5. Quan hệ ( - ) khi kéo thép F
+ Giới hạn bền: σ  = b
tl, ch, b – Các đặc trưng cơ b A 0
học của vật liệu 10 5 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO 11
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
- Đặc trưng tính dẻo L − L
+ Độ biến dạng dài tỷ đối:  = 1 0 100% L0 A − A
+ Độ thắt tỷ đối:  = 0 1 100% A 0 Trong đó:
A0 : Diện tích mặt cắt ngang của mẫu lúc ban đầu.
A1 : Diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử lúc bị đắt
L0 : Chiều dài tính toán ban đầu của mẫu thử
L1 : Chiều dài tính toán sau khi đứt của mẫu thử 12 6 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
MÁY THÍ NGHIỆM VÀ DỤNG CỤ ĐO:
Máy thí nghiệm (tại PTN SBVL ĐHXD) - Máy vạn năng ZDTe-30
(Đức), máy thủy lực, với chức
năng kéo, nén, uốn, xoắn, tải
trọng tối đa khi kéo (nén) Fmax = 30 tấn.
0 – 15000 Kp; 0 – 30000 Kp; 1 Kp = 10N. Tùy theo kích
thước mẫu để chọn bảng lực cho phù hợp.
Hình 1.6. Máy thủy lực vạn năng ZDTe-30 13
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
Máy thí nghiệm – ZDTe-30 14 7 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
Hình 1.7. Máy sức bền kiểm tra vật liệu vạn năng - Instron 5985 15
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO 6.2 Dụng cụ đo: 1. Thước kẹp cơ
2. Thước kẹp đồng hồ
3. Thước kẹp điện tử 16 8 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO Cách đo thước kẹp: 17
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM:
Kiểm tra lại các dụng cụ đo.
Chuẩn bị mẫu thép thí nghiệm gồm: 01 mẫu thép (hình vẽ)
Xác định các kích thước mẫu:
+ Dùng thước kẹp xác định đường kính d0
+ Chọn chiều dài L0= 10d0. 18 9 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
+ Vạch chia đoạn L0 thành các đoạn nhỏ bằng nhau
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
Khởi động máy, bơm dầu.
Đưa mẫu thí nghiệm vào ngàm kẹp sao cho vạch hướng ra ngoài để tiện
quan sát, đóng ngàm kẹp cố định mẫu.
Gia tải chậm, quan sát các biến đổi của thanh thép khi tăng dần tải trọng và
đọc các giá trị Fch, Fb. Khi mẫu đứt, tắt máy, xả áp lực trong máy và lấy mẫu thử ra. 19
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
ĐO LẠI MẪU SAU THÍ NGHIỆM:
Xác định chiều dài mẫu sau thí nghiệm: L1
Xác định đường kính mẫu tại vị trí “cổ thắt”: d1 (ghép liền mẫu đứt lại, đo d1 và L1) d1 L1
Hình 1.14. Hình dạng mẫu sau khi bị phá hoại 20 10 2/8/2023
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
9.1 Xác định độ dãn dài:
- Muốn xác định độ dãn tỷ đối của mẫu, ta phải đo chiều dài sau khi thép
Gọi N là số khoảng phân đều trên chiều dài L0 của mẫu, gọi A là vị trí
ngoài cùng gần vị trí đứt O nhất. Đặt x = OA
+ Nếu L0/3< x <2L0/3 thì L1 là khoảng cách hai vạch biên của mẫu thử. 21
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO VẬT LIỆU DẺO
TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Trưóc thí nghiệm Sau thí nghiệm d01 = d1 = d02 = I = 1 d  = 03 = F ;  ch ch/A0tb b = d  0tb = = A A = 0tb = 1 L  0 = =
NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
- Sinh viên tự nhận xét trong báo cáo thí nghiệm theo bài giảng
đã học và kết quả thí nghiệm. 22 11 2/8/2023
BÀI 2: THÍ NGHIỆM NÉN VẬT LIỆU DẺO
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Nghiên cứu quá trình nén một mẫu thép.
Xem xét, kiểm chứng lại lý thuyết về mối quan hệ (đồ thị) giữa tải trọng
và biến dạng khi nén vật liệu dẻo.
Xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu dẻo khi nén.
2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM:
- Thép: Các loại thép thông dụng trong ngành xây
3. MẪU THÍ NGHIỆM:
- Hình trụ tròn có đường kính d0 và chiều dài h0 h 1 ≤ h /d ≤ 3 0 0 d0 23
BÀI 2: THÍ NGHIỆM NÉN VẬT LIỆU DẺO
4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
- Đồ thị nén VL dẻo cũng gồm 3 giai đoạn 
như đồ thị khi kéo nhưng độ dốc của đồ Nén Kéo
thị trong giai đoạn củng cố tăng dần, F không có lực phá hoại.
5. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM, TRÌNH TỰ VÀ
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: F
- Tương tự như TN kéo vật liệu dẻo (Máy O 
vạn năng ZDTe-30 và các dụng cụ cần
Hình 2.1. Quan hệ ( - ) khi
thiết như thước đo, thước kẹp, cân…) kéo(nén) VL dẻo 24 12 2/8/2023
BÀI 2: THÍ NGHIỆM NÉN VẬT LIỆU DẺO
CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM:
Đo các kích thước mẫu ban đầu (do, h0).
Tính diện tích mặt cắt ngang mẫu (Ao).
Đặt mẫu nén vào máy (đúng tâm), kiếm
tra bộ phận vẽ biểu đồ. h1
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Mở máy, gia tải chậm. d1
Theo dõi đồ thị quan hệ lực và biến
dạng, đọc lực Pch ở giai đoạn chảy và Hình 2.2. Hình dạng mẫu
tiếp tục tăng tải trọng tác dụng vào mẫu gang sau khi nén
đến Fd (Fdừng=18T với mẫu CT3, 14) thì dừng lại. 25
BÀI 2: THÍ NGHIỆM NÉN VẬT LIỆU DẺO
8. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Trưóc thí nghiệm Sau thí nghiệm d 01 = d02 = d02 = F = ch d0tb = F = d ng A0tb = dtb = 1 h0 = h = 1
9. NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
- Sinh viên tự nhận xét trong báo cáo thí nghiệm theo bài giảng
đã học và kết quả thí nghiệm. 26 13 2/8/2023
BÀI 3+4: THÍ NGHIỆM KÉO (NÉN) VẬT LIỆU GIÒN
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: (Tương tự với VL dẻo)
VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM: Gang xám
CƠ SỞ LÝ THUYẾT: (SV xem lại bài giảng) MẪU THÍ NGHIỆM:
Tiết diện tròn, hình dạng mẫu tương tự như mẫu thí nghiệm đối với vật liệu dẻo. h0 1 ≤ L ≤ h0/d0 3 L d0 Hình 2.3. Mẫu TN kéo gang Hình 2.4. Mẫu TN nén gang 27
BÀI 3+4: THÍ NGHIỆM KÉO (NÉN) VẬT LIỆU GIÒN
5. NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:   Nén  Kéo 
Kéo và nén VL giòn: Không xác định được giới hạn tỉ lệ và giới hạn chảy, chỉ
xác định được giới hạn bền. 28 14 2/8/2023
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI
HA NOI UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING www: nuce.edu.vn 29 15