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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH
BỘ MÔN SỨC BỀN VẬT LIỆU
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
SỨC BỀN VẬT LIỆU
Giáo vên hướng dẫn : Lớp : Nhóm : Sinh viên : Hà nội 20 0
PHẦN I: CÁC BÀI THÍ NGHIỆM CƠ BẢN
(Thí nghiệm tại phòng 101A3b) Bài 1
THÍ NGHIỆM KÉO THÉP MỀM
1. Mục đích thí nghiệm
2. Bố trí và tiến hành thí ngiệm
a/ Thí nghiệm kéo thép được thực hiện trên máy kéo nén thuỷ lực MÉu thép trvớc khi kéo 2,5 d o l0 H×nh dáng mÉu sau khi kéo d 1 d ph l1
Máy thí nghiệm : HFM 500kN
Kích thước mẫu trước khi kéo
Kích thước mẫu sau khi kéo ( mm) ( mm) do = Fo = d1 = F1 = l1 = lo = dPh= FPh= ∆l = b/ Tiến hành thí nghiệm
Sau khi xác định kich thước của mẫu, kẹp mẫu lên ngàm kẹp của máy kéo nén và khởi
động hệ thống bơm thuỷ lực để kéo mẫu. 1
3. Xử lý số liệu
Một số đặc trưng cơ học của mẫu thí nghiệm P σ = tl = - Giới hạn tỉ lệ tl F o P σ b = - Giới hạn bền b = F o σ = Pch = - Giới hạn chảy ch F o P σ = ph = - Giới hạn phá hoại ph F Ph – δ = l l 1 o .100% = - Độ giãn dài l o – ψ = F F o 1 .100% = - Độ co ngang Fo
4. Nhận xét kết quả thí nghiệm
- Nhận xét về biểu đồ kéo thép thu được sau thí nghiệm, dạng phá hỏng của vật liệu sau khi mẫu đứt. 2 Bài 2
XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI E CỦA VẬT LIỆU
1. Mục đích thí nghiệm
2. Bố trí và tiến hành thí nghiệm a/ Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí trên máy kéo thép 5T có sơ đồ như hỡnh vẽ. Lực P được tạo bằng
hệ thống gia tải của máy. 1. Mẫu thí nghiệm P 5 2. Thanh chuẩn 200mm 3. Bách phân kế 1 4. Đầu dao di động 5. Đầu dao cố định 2 3 a d 4 P b/ Tiến hành thí nghiệm
- Xác định kích thước của mẫu thử
Chiều dài đoạn mẫu đo biến dạng a =
Kích thước mẫu thử: b= ; h= 3
- Tiến hành thí nghiệm (đặt tải vào mẫu thử) và ghi số liệu theo bảng dưới.
Bảng số liệu đọc được ở các đồng hồ đo
Số đọc trên bách phân kế Lần đÆt P P Nhánh bên trái Nhánh bên phải tải thứ (kG) (kG) V t V t V p V p 0 1 200 2 400 3 600 200 4 400 5 200 6 0 Ghi chú : V = V – V i+1 i
3. Xử lý số liệu
Trung bình số gia số gia số vạch ở bên trái Σ V t t V = = tb n
Trung bình số gia số gia số vạch ở bên phải Σ V p p V = = tb n
Biến dạng ở phía bên trái của mẫu thử V t at = tb = k
Biến dạng ở phía bên phải của mẫu thử 4 V p a p = tb = k
Biến dạng tỉ đối của mẫu thử
s = at + a p = tb 2a
Vì thanh chịu kéo đúng tâm nên ứng suất của thanh là : σ = P = F Mặt khác ta có
σ = E.s ( theo định luËt Hooke )
Vậy mô đun đàn hồi đo được theo thực nghiệm E = σ = s tb
4. Nhận xét kết quả thí nghiệm
-Tính sai số giữa thực nghiệm và lý thuyết
- Nêu ra một số nguyên nhân gây ra sai số 5 Bài 3
XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI TRƯỢT G
1. Mục đích thí nghiệm
Thông qua việc đo góc xoắn giữa hai mặt cắt của một thanh chụi xoắn thuần tuý kiểm tra
lại mô đun đàn hồi trượt G của vật liệu
Như đã biết khi vật liệu còn làm việc trong giới hạn đàn hồi thì ta có quan hệ sau: E G = 2 .(1 + µ )
Mặt khác nếu một thanh xoắn thuần tuý trong giới hạn đàn hồi và với các giả thiết
+ Trục thanh vẫn thẳng trước và sau khi biến dạng
+ Bán kính mặt cắt trước thẳng sau vẫn thẳng
+ Mặt cắt ngang trươc và sau biến dạng đều phẳng Ta có quan hệ
φ = Mz .l G.Jo
Vậy với mặt cắt xác định khi đo được φ ta xẽ kiểm tra đựơc G
2. Bố trí và tiến hành thí nghiệm
a/ Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí như hình vẽ
- Thanh thép mặt cắt hình vành khăn
được ngàm chặt một đầu, đầu tự do có hai d D
cánh tay đòn hai bên. Một bên cánh tay đòn l
có thêm hệ thống dây dẫn ròng rọc để khi N M
đặt tải đối xứng hai bên sẽ tạo ra một ngẫu a lực xoắn thanh. P b bM a - N
Tại hai vị trí bất kỳ đoạn thanh chịu
xoắn gắn cánh tay đòn, đầu tự do của
những cánh tay đòn này có đặt các đồng hồ P
đo chuyển vị theo phương thẳng đứng. b/ Tiến hành thí nghiệm
- Xác định kích thước của mẫu thí nghiệm l(mm) d(mm) D(mm) a(mm) bM(mm) bN(mm) 6
b/ Tiến hành đặt tải và ghi số liệu theo bảng dưới
Bảng số liệu đọc trên các thiết bị đo khi tăng và giảm tải
Số đọc chuyễn vị kế Lần đÆt P P Tại mÆt cắt M Tại mÆt cắt N tải thứ (kg) (kg) V M V M V N V N 0 1 2 2 4 3 6 2 4 4 5 2 6 0 Ghi chú : V = V – V i i+1 i
3. Xử lý số liệu
a) Theo lý thuyết có E G = = 2 .(1 + µ )
b) Theo thí nghiệm Đặc trưng hình học J
0,1(D4 – d 4 ) = o
Mô men xoắn tương ứng với mỗi ∆P
M = 2 P.a = z
Trung bình số gia số vạch khi tăng và giảm tải 7 n Σ V M M V = i Vị i=1 tb = trí M n n Σ V N N V = i Vị i=1 tb = trí N n
Góc xoắn các mặt cắt trên thanh tương ứng với ∆Mz V M φ = Mặt cắt M tb = M K .b M N V Mặt φ = tb cắt N = N K .b N
Góc xoắn tương đối giữa hai mặt cắt đo được bằng thực nghiệm φ = φ – φ = MN M N
Vậy mô đun đàn hồi trượt G là G = Mz .l = φ .Jo MN
4. NhËn xÐt kÕt qu¶ thÝ nghiÖm
-Tính sai số giữa thực nghiÖm và lý thuyết:
- Nêu ra một số nguyên nhân gây ra sai số : 8 Bài 4
ĐO ỨNG SUẤT DẦM CHỊU UỐN THUẦN TÚY
1. Mục đích thí nghiệm
2. Bố trí và tiến hành thí nghiệm
a/ Bố trí thí nghệm như hình vẽ b V 1 t 2 h A B l l Vd
1. Dầm thép mặt cắt chữ nhật P P
2. Ten xô mét đo biến dạng 3
3. Quả cân tạo tải trọng
Hình 4: Sơ đồ thí nghiệm đo ứng suất dầm uốn thuần tuý b/ Tiến hành thí nghiệm
- Xác định kích thước của mẫu thí nghiệm và thông số của dụng cụ đo : l b h a k (mm) (mm) (mm) (mm) 20 1000
a là khoảng cách giữa hai mũi dao của ten xô mét (lấy a = 1 nếu đo bằng điện trở)
k là hệ số khuyếch đại (độ nhạy) của ten xô mét
- Tiến hành quá trình đặt tải và ghi số liệu của thiết bị đo theo bảng 9
Bảng số liÖu đọc đvợc khi đÆt tải
Số đọc trên ten xô mét đòn Lần đÆt P P Ten xô mét ở trên Ten xô mét ở dvới tải thứ (kg) (kg) V t v t v d v d 0 1 2 2 4 3 6 2 4 4 5 2 6 0 3. Xử lý số liệu
a) Tính theo lý thuyết
Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang bh 2 W = = x 6
Mô men uốn của dầm ứng với tải trọng ∆P
M = P.l = x
Ứng suất của dầm theo lý thuyết σ = M x = max min Wx b) Theo thí nghiệm
Trung bình số gia số vạch của thiết bị đo khi đặt tải 10 Σ V t t V = Bên trên = tb n Σ V d d V = Bên dưới = tb n
Biến dạng tỉ đối của dầm t V t s = Thớ tb trên = tb a.k d V d s = Thớ tb dưới = tb a.k
Ứng suất đo được qua thiết bị đo Thớ trên σ = E.s t = max tb Thớ dưới σ = E.s d = min tb
4. Nhận xét và so sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết
-Tính sai số giữa thực nghiệm và lý thuyết
- Nêu ra một số nguyên nhân gây ra sai số 11 Bài 5
ĐO ĐỘ VÕNG, GÓC QUAY CỦA DẦM CHỊU UỐN NGANG PHẲNG
1. Mục đích thí nghiệm
2. Bố trí và tiến hành thí nghiệm
a/ Bố trí thí nghiệm D b a h A B C l/ l/ 2 2 P
Hình 5 : Sơ đồ thí nghiệm đo độ võng góc quay dầm uốn ngang phẳng b/ Tiến hành thí nghiệm
- Đo kích thước của dầm l(mm) b(mm) h(mm) a(mm)
- Tiến hành đặt tải và đọc số liệu trên thiết bị đo 12
Bảng ghi số liÖu đọc trên thiết bị đo khi đÆt tải
Số đọc trên bách phân kế Lần đÆt P P Tại vị trí D Tại vị trí B tải thứ (kg) (kg) V D V D V B V B 0 1 2 2 4 3 6 2 4 4 5 2 6 0
3. Xử lý số liệu
a) Theo lý thuyết:
Đặc trưng hình học của mặt cắt b.h3 Jx = = 12
Tương ứng với mỗi tải trọng P ta có
Độ võng tại mặt cắt giữa nhịp P.l 3 y = = B 48 .E.Jx
Góc quay của mặt cắt ở gối φ = P.l 2 = A 16 .E.Jx
b) Theo thí nghiệm
Trung bình số gia số vạch của thiết bị đo khi tăng và giảm tải ∆P 13 n Σ V B B V = i Tại i=1 tb = vị trí B n n Σ V D D V = i Tại i=1 tb = vị trí D n
Độ võng tại B theo thực nghiệm V B y = tb = B K
Góc quay mặt cắt A theo thực nghiệm V D φ = tb = A K .a
4. Nhận xét kết quả thí nghiệm
-Tính sai số giữa thực nghiệm và lý thuyết
- Nêu ra một số nguyên nhân gây ra sai số 14