ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ

Transcript

1 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ 40

2 ΚΡΟΥΣΗ κρούση < αρχαία ελληνική κρούσις το χτύπημα ενός αντικειμένου πάνω σε ένα άλλο (φυσική) η συνάντηση δύο σωμάτων με βίαιο και αιφνίδιο τρόπο ΓΕΝΙΚΑ Τα κρουστικά φορτία είναι φορτία που μεταβάλλονται πολύ γρήγορα σε σχέση με το χρόνο. Εφαρμογή : Ιδιαίτερα σε πατώματα, αλλά και σε... Μέτρηση : Με κρουσίμετρα = Ειδικά όργανα για καταπόνηση σε κρουστική κάμψη. Εργαστήριο vs Πραγματικότητα : Η φόρτιση και η ταχύτητα επιβολής είναι διαφορετικά Στο εργαστήριο υπάρχει χρονικός, τοπικός και ποσοτικόςπεριορισμόςτου κρουστικού φορτίου Αντοχή σε κρούση = Συγκριτικό μέγεθος 41

3 ΚΡΟΥΣΙΜΕΤΡΑ ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Τοποθέτηση του δοκιμίου σε κατάλληλη υποδοχή. Κρούση από αιωρούμενη σφύρα που πέφτει από καθορισμένο ύψος. Θραύση Το δοκίμιο απορροφά μέρος της κινητικής ενέργειας της σφύρας. Η σφύρα συνεχίζει τη διαδρομή της, αλλά σε μικρότερο ύψος από το ύψος εκκίνησης (=Μέγιστο ύψος ανύψωσης της σφύρας μετά τη θραύση του δοκιμίου) Συνέχιση της ταλάντωσης Μείωση του ύψους ανύψωσης Τέλος ταλάντωσης. Ποσότητα ενέργειας που απορροφήθηκε : Κατάλληλα βαθμονομημένη κλίμακα κρουσίμετρου [m*kg ήσεcm*kg] Αιωρούμενη σφύρα Βαθμονομημένη κλίμακα Πορεία σφύρας Θέση δοκιμίου 42

4 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ Προσδιορισμός της απορροφούμενης ενέργειας : Α = Β *( h - h ) [m Kg ή cm Kg] ποσότητα της ενέργειας που απορροφήθηκε για τη θραύση βάρος σφύρας [kg] ύψος εκκίνησης σφύρας [m ή cm] ύψος μέγιστης ανύψωσης σφύρας [m ή cm] h h' 43

5 Προσδιορισμός της αντοχής σε κρούση του υλικού : α κ = Α [m Kg /cm2 ή cm Kg /cm 2 ] F αντοχή σε κρούση επιφάνεια διατομής δοκιμίου [cm 2 ] ποσότητα της ενέργειας που απορροφήθηκε για τη θραύση [Kg m ή Kg cm] h F h' 44

6 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ 2 μέθοδοι δοκιμασίας : Κατά Charpy και κατά Izod. ΚΑΤΑ CHARPY Τοποθέτηση του δοκιμίου στην κατάλληλα διασκευασμένη υποδοχή του κρουσίμετρου Στήριξη στα δύο άκρα. Κρούσημετηναιωρούμενησφύραστομέσοτου. Εγκοπή στο τμήμα του δοκιμίου που εφελκύεται. Σφύρα Δοκίμιο Στήριξη στα δύο άκρα Σχηματική διάταξη της λειτουργίας κρουσίμετρου κατά Charpy 45

7 Δημιουργία εγκοπής: Αποσκοπεί στη συγκέντρωση τάσεων και, συνεπώς, στην αναγκαστική θραύση του δοκιμίου σε προκαθορισμένο σημείο. Ηεγκοπήέχει: Τη μορφή γωνίας διάφορων μεγεθών ή Τη μορφή κυλίνδρου με πρισματική σχισμή (οπή κλείθρου). Οπή κλείθρου 46

8 ΚΑΤΑ IZOD Πάκτωση του δοκιμίου από τη μέση και κάτω σε αρπάγη. Κρούση με την αιωρούμενη σφύρα στο πάνω ελεύθερο τμήμα του (απόσταση από τα χείλη της αρπάγης = 22 mm). Εγκοπή με τη μορφή γωνίας 45 o στο τμήμα που θλίβεται. Δοκίμιο Σφύρα 22 mm φ = 45 ο Αρπάγη Σχηματική παράσταση της λειτουργίας κρουσίμετρου κατά Izod 47

9 ΔΟΚΙΜΙΑ Ανάλογα με το υλικό : Κατάλληλη μορφή και διαστάσεις σύμφωνα με τους κανονισμούς. ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (και γενικά, ψαθυρά υλικά) Μικρή ποσότητα ενέργειας για θραύση Μικρή αντοχή σε κρούση Κυλινδρική μορφή: Μήκος: l = 120 mm / Διάμετρος: d =10 mm Χωρίς εγκοπή. Κατά Charpy. d l ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Πρισματική μορφή: Μήκος: l = 120 mm / Ορθογωνική διατομή: Εμβαδόν F= 1 cm 2 F l Εγκοπή στο τμήμα που εφελκύεται. Κατά Charpy με μέγιστη διατιθέμενη ποσότητα ενέργειας 10 cm Kg. ΜΕΤΑΛΛΑ Πρισματική μορφή: Μήκος l= mm / Ορθογωνική διατομή: Εμβαδόν F= 1 cm 2 Εγκοπή στο τμήμα που εφελκύεται. Κατά Charpy και κατά Izod με μέγιστη διατιθέμενη ποσότητα ενέργειας 30 m Kg. F 48 l

10 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΝΙΚΑ Κατά Charpy. Μέγιστη ποσότητα ενέργειας : 10 cm*kg ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ Ορθοστάτης από χυτοσίδηρο. Εκκρεμές που συγκρατείται με κατάλληλο μοχλό στο πάνω μέρος (ένδειξη 160 ο της κλίμακας). Άκρο ράβδου εκκρεμούς = Σφύρα για κρούση. Μπροστά : Κυκλική κλίμακα με το ίδιο κέντρο με τον άξονα του εκκρεμούς (υποδιαιρέσεις 0-10 cm*kg). Δείκτης μέγιστης εκτροπής = Θέση μέγιστης ανύψωσης της σφύρας μετά την κρούση. 49

11 ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ 50

12 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Απελευθέρωση του εκκρεμούς. Κρούση του δοκιμίου από τη σφύρα. Θραύση του δοκιμίου. Συνέχιση της αιώρησης της σφύρας. Το εκκρεμές συμπαρασύρει το δείκτη μέγιστης εκτροπής. Ακινητοποίηση του δείκτη μέγιστης εκτροπής πάνω στη βαθμονομημένη κυκλική κλίμακα. Προσδιορισμός της ενέργειας που απορροφήθηκε κατά τη θραύση. (cm*kg) Προσδιορισμός της αντοχής σε κρούση α κ : α κ = Α [cm Kg /cm 2 ] cm cm Kg /cm 2 F Ακριβής προσδιορισμός : Επανάληψη διαδικασίας για τουλάχιστον 5 δοκίμια. Ενδεικτικές τιμές : Κεραμικά α κ = 1,5 2 cm.kg/cm 2 Μέταλλα α κ = 20 m.kg/cm 2 (χάλυβας 16 m.kg/cm 2 ) 51

13 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ ΟΛΚΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΧΑΜΗΛΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΓΕΝΙΚΑ Ειδικές διατάξεις. Τα όλκιμα υλικά* ψαθυροποιούνται στις χαμηλές θερμοκρασίες. Μικρή ποσότητα ενέργειας για θραύση Μικρή αντοχή σε κρούση. * Όλκιμα είναι τα υλικά που έχουν την ιδιότητα να παραμορφώνονται στην ελαστική περιοχή. Κατά την θλίψη του όλκιμου δοκιμίου παρατηρείται αλλαγή του σχήματος του. Το δοκίμιο δέχεται όλο και μεγαλύτερη παραμόρφωση χωρίς να παρουσιαστεί ρωγμή ενώ αποκτά ένα βαρελοειδές σχήμα. Διαγραμματική απεικόνιση της ενέργειας που απορροφάται για τη θραύση δοκιμίου χάλυβα σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία 52