ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης. ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η

Transcript

1 ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η

2 Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι ηκατανόησητωνδιαδικασιώνκατάτηκαταπόνησηστρέψης, η κατανόηση του διαγράµµατος διατµητικής τάσης παραµόρφωσης η ικανότητα ανάγνωσής του για την εξαγωγή µηχανικών ιδιοτήτων

3 Στρέψη- Γενικά Στρέψηείναιηροπή, ηοποίατείνειναπεριστρέψειένασώµαγύρωαπότον διαµήκηάξονάτου. Η στρέψη είναι η φόρτιση που καταπονεί κυρίως περιστρεφόµενους άξονες σε οχήµατα και µηχανισµούς. Γιαµικρήγωνίαπαραµόρφωσηςµπορούµεναπούµεότιτοµήκοςκαθώςκαιη διάµετρος του σώµατος παραµένουν σταθερές

4 Παραμόρφωση στην στρέψη Ανγίνειµιατοµήσεκυλινδρικόσώµα, όπωςστοσχήµα, τοεπίπεδότης περιστρέφεται κατά γωνία φ(χ) κατά µήκος χ του σώµατος (γωνία στροφής) Παίρνουµε στοιχειώδες κοµµάτι σε µήκος χ και ακτίνα ρ, άξονα ακτίνας c τότε γ = διατµητική παραµόρφωση

5 Διατμητική τάση Στη γραµµική ελαστική περιοχή ισχύει Όπου G είναι το µέτρο διάτµησης Αναλογικά ισχύει ότι Είναι σταθερό Είναι η πολική ροπή αδράνειας, J

6 Πολική Ροπή Αδράνειας Άξονα Παίρνουµε στοιχείώδες δαχτυλίδι στη διατοµή του άξονα µε επιφάνεια da Για σωλήνα ισχύει ότι

7 Διάγραμμα διατμητικής τασης-παραμόρφωσης

8 Αστοχία στη στρέψη Ράβδος από ψαθυρό υλικό: Μικρότερη αντοχή σε εφελκυσµό παρά σε θλίψη. Σε αυτή την περίπτωση η θραύση πραγµατοποιείται υπό κάποια γωνία ως προς τον άξονα της ράβδου µε συνέπεια η θραύση να έχει µορφή ελικοειδή. Ράβδος από όλκιµο υλικό: Η θραύση επέρχεται όταν οι διατµητικές τάσεις πάρουν την τιµή του ορίου διαρροής σε διάτµηση. Εποµένως, η θραύση γίνεται κατά τα επίπεδα των µέγιστων διατµητικών τάσεων, συνήθως κάθετα στον επιµήκη άξονα Ράβδος από ανισοτροπο υλικό: Αν το υλικό της ράβδου έχει διαφορετική αντοχή κατά τη διαµήκη ή την εγκάρσια διεύθυνση, η θραύση πραγµατοποιείται κατά τη διεύθυνση της ελάχιστης διατµητικής αντοχής (π.χ. σε ξύλινη ράβδος µε άξονα παράλληλο προς τις ίνες του ξύλου, οι ρωγµές παρατηρούνται στη διεύθυνση των ινών στην οποία το ξύλο αντιστέκεται λιγότερο σε διάτµηση).

9 Πειραματική διάταξη Η χρησιµοποιούµενη πειραµατική διάταξη στηρίζει τη στρεφόµενη ράβδο στα δύο άκρατης. Στο ένα της άκρο η ράβδος πακτώνεται ενώ στο άλλο επιτρέπεται η αξονική κύλιση καιηπεριστροφήτηςράβδου. Σε αυτό το άκρο, µε τη βοήθεια κατάλληλων µοχλών, εφαρµόζεται η στρεπτική καταπόνηση. Η µέτρηση της γωνίας στροφής για δεδοµένο στρεπτικό φορτίο γίνεται µε την προσαρµογή ενός βελοµέτρου σε συγκεκριµένο σηµείο του προβόλου γνωστής απόστασηςαπότονάξονατουδοκιµίου. Ο σχεδιασµός της στρεπτικής µηχανής έχει γίνει µε τρόπο ώστε για τα χρησιµοποιούµενα στο πείραµα στρεπτικά φορτία αυτή να παραµένει πρακτικά άκαµπτη, για αποφυγή πραγµατοποίησης συστηµατικών λαθών.

10 Πειραματική διαδικασία 1. Μετριέται η διάµετρος της διατοµής και το ενεργό µήκος του δοκιµίου 2. Το δοκίµιο τοποθετείται στις αρπάγες. 3. Τοποθετείται βελόµετρο στην κατάλληλα διαµορφωµένη θέση του προβόλου 4. Εφαρµόζεται στρεπτική ροπή και πραγµατοποιούνται µετρήσεις της στρεπτικής ροπής και της γωνίας στροφής µέχρι τη θραύση του δοκιµίου.

11 Μετρήσεις 1. Αρχική διάµετρος του δοκιµίου, = 2. Αρχικόµήκοςτουδοκιµίου = 3. Ροπή Γωνία στροφής (πίνακας) 4. Τελικήροπήθραύσης = 5. Τελική γωνία στροφής =

12 Αποτελέσματα 1. ιάγραµµα διατµητικής τάσης παραµόρφωσης 2. Μέγιστη διατµητική τάση = 3. Μέτροδιάτµησης = 4. Πληροφορίες επιφάνειας αστοχίας