آزمایشگاه مقاومت مصالح
آزمايشگاه مقاومت مصالح:
كليه قطعاتي كه در ماشين ها و دستگاه هاي صنعتي به كاربرده مي شود داراي مقاومت و سختي هاي مربوط به خود هستند كه مهندسين بعد از طرح و نيروي يك ماشين يا يك دستگاه صنعتي و كليه محاسبات مربوط به نيروهاي وارده بر هر قطعه از اين دستگاه ها مي بايست كه قطعات فوق و يا قطعه اي با همان جنس از نظر سختي و مقاوت شان مورد آزمايش قرار مي دهند تا متوجه شوند آيا قطعات مزبور تحمل نيروها و يا تنش هاي وارد برخود را دارند يا نه.
اين سختي هاي قطعات توسط ماشين ها و دستگاه هاي مختلف آزمايش مي شوند.
مقاومت مصالح: وقتي جسمي تحت تأثير نيروي خارجي قرار گيرد بر حسب مقدار و نحوه تأثير نيرو از خود مقاومت هاي مختلفي نشان مي دهد علمي كه نحوه اثر نيرو بر اجسام و عكس العملي كه آنها از خود نشان مي دهند و بررسي مي كنند مقاومت مصالح گويند.
استحكام يا مقاومت:
حداكثر ايستايي قواي داخلي جسمي در مقابل نيروهاي خارجي
تنش:
براي سنجش استحكام جنس معمولاً نيرويي كه در واحد سطح اثر مي كند به حساب آورد و آن را تنش گويم.
تنش نيرو بر حسب نيوتن و نيرو بر حسب N و A سطح مقطع بر حسب ميلي متر مربع
عنوان آزمايش: رفتار مواد در مقابل نيروهاي كششي
هدف آزمايش:
بررسي رفتار الاستيكي و بيشتر پلاستيكي مواد به كمك نمودار تنش و تغيير بُعد نسبي انجام مي گيرد براي به دست آوردن چنين نمودارهايي بيشتر از آزمايش كششي استفاده مي شود به كمك اين آزمايش نه تنها مي توان رفتار الاستيكي و مواد را پيشگويي كرد بلكه مي توان تعداد زيادي از خواص مكانيكي مواد از قبيل انعطاف پذيري، مقاومت كششي حد الاستيكي و مدول الاستيكي، حد تسليم و استحكام شكست كه براي كاربرد صنعتي مواد حائز اهميت است را تأييد كرد به وسيله اين آزمايش و رسم دياگرام تنش و تغيير طول نسبي مي توان اطلاعات لازم را دربارة چگونگي تأثير نيرو به ذرات جسم و عكس العملي كه جسم با افزايش نيرو از خود نشان مي دهد به دست آورد.
عمده ترين عوامل مؤثر بر نمودار در اين آزمايش:
تأثير درجه حرارت و سرعت كشش
وسايل مورد نياز:
1- دستگاه كشش 2- قطعه فولادي
نحوة آزمايش:
قطعه فولادي را بين دو گيره دستگاه مي بنديم و تحت تأثير نيرو قرار مي دهيم و ازدياد طول را نوشته و عمل فوق را با نيروهاي بيشتر تا آنجا ادامه مي دهيم كه جسم از هم گسيخته شود حال اگر مشخصات به دست آمده در آزمايش را در روي محور مختصاتي كه محور عمودي آن تنش بوده و محور افقي آن كرنش را نشان مي دهد منتقل كنيم و به هم وصل كنيم دياگرام زير به دست مي آيد.
|
5/8 |
4/8 |
8 |
8 |
5/7 |
7 |
5/6 |
6 |
5/5 |
5 |
5/4 |
4 |
3 |
5/2 |
2 |
5/1 |
1 |
F |
|
61/3 |
84/2 |
3/2 |
96/1 |
34/1 |
03/1 |
89/0 |
72/0 |
64/0 |
58/0 |
49/0 |
49/0 |
4/0 |
34/0 |
39/0 |
23/0 |
15/0 |
|
|
92/176 |
23/159 |
54/141 |
15/106 |
46/88 |
77/70 |
07/53 |
38/35 |
|
|
019/0 |
018/0 |
016/0 |
013/0 |
011/0 |
009/0 |
007/0 |
005/0 |
|
|
73/300 |
23/297 |
08/283 |
08/283 |
39/256 |
69/247 |
230 |
31/212 |
62/194 |
|
12/0 |
094/0 |
076/0 |
065/0 |
044/0 |
034/0 |
029/0 |
024/0 |
021/0 |
********
نمودار افقي صفحه 5
********
آزمايشگاه مقاومت مصالح
E : حد الاستيك
حدي است كه زير آن اگر نيرو را حذف كنيم جسم به حالت اوليه بر مي گردد. در اين منطقه تغييرات تنش با تغييرات افزايش طول نسبي متناسب است. تنش در اين حد را تنش الاستيك گفته و با 
نمايش مي دهند.
S : حد رواني
حدي است كه با حذف نيرو جسم كاملاً به حالت اوليه خود برنمي گردد و يك تغيير طول دائمي جزئي در آن پديد مي آيد كمي بالاتر از اين حد جسم به حالت رواني خود رسيده يعني لايه هاي كريستالي از محل خود شروع به حركت كرده و با ثابت ماندن تنش اضافه طولي در جسم مي شود كه از آن به بعد براي ادامه آزمايش نياز به افزايش تنش داريم يعني در پايان اين حد ذرات داخلي جسم حداكثر تلاش خود را براي جلوگيري از تغيير طول بيشتر شروع خواهند كرد. تنش در اين حد را تنش رواني گفته و با علامت 
نمايش مي كند.
B : حد شكست
حدي است كه در آن جنس از محل ضعيف ترين سطح مقطع به طور ناگهاني شروع به لاغرشدن مي كند و سپس به دليل تقليل سطح ادامه آزمايش با نيروي كمتري امكان پذير است. اين حد را تنش ماكزيمم گفته و با علامت 
مشخص مي كنند.
تنش كششي كليه فولادها از طرف كارخانه سازنده مشخص مي شود مثلاً st37 مشخص كننده فولادي است كه استحكام آن 370 نيوتن بر ميلي متر مربع مي باشد.
Z : حد انقطاع:
حدي است كه در آن مقطع جسم از هم باز شده و جسم پاره مي شود.
قانون هوك:
در زير حد الاستيسيته ازدياد طول نسبي متناسب با تنش مي باشد در دياگرام تغيير طول نسبي و تنش چون منحني تغييرات قبل از حد الاستيسيته به صورت يك خط مستقيم مي باشد لذا مي توان ضريب زاويه آن را به صورت زير نوشت.
محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه:
هدف از آزمايش: يكي از پارامترهاي مواد كه مي بايست در صنعت مورد محاسبه قرار گيرد تا فنس «چقرنگي» به عبارت ديگر ميزان انرژي جذب شده توسط ماده قبل از لحظه شكست كه معياري از مقاومت به ضربه مواد مي باشد.
يك ماده با وجود انعطاف پذيري و استحكام بالايي كه دارد تحت تأثير عواملي مي تواند تُرد و شكننده شود بدين صورت كه تحت آن شرايط تمايل به يك شكست ناگهاني با مقدار بسيار كمي تغيير شكل پلاستيكي پيدا مي كند طبيعتاً اين پديده مي تواند خطراتي را به دنبال داشته باشد.
عمده ترين عوامل موثر:
1- درجه حرارت پايين
2- سرعت هاي بالا وارد آمدن تنش
3- حالت تنش سه محوري
عيوب ها:
1- علل ظاهر گشتن خاصيت تردي مي تواند تجمل رسوبات يا فازهاي سخت مخصوصاً در مرز دانه ها
2- نفوذ گازها «تُرد شدن بر اثر گاز هيدروژن»
3- ايجاد عيوب نقطه
به كمك آزمايش ضربه محدودهاي درجه حرارتي را كه در آن مواد رفتاري تُرد يا نرم از خود نشان مي دهند مشخص گردد در اين آزمايش ضربه مقدار كار يا مقادير انرژي لازم براي شكست يك نمونه كه تحت شرايط نامناسب تنش قرار گرفته باشد با ايجاد يك شيار در آن اندازه گيري مي شود چنان اين مقدار انرژي كم باشد مي توان چنين نتيجه گيري كرد.
ماده تُرد بوده و داراي حساسيت بالايي در مقابل نيروهاي ضربه اي مي باشد و اگر اين انرژي بالا باشد ماده نرم و انعطاف پذير است و يا به عبارت ديگر داراي سختي و چقرنگي بالايي است.
از مهمرتين و متداول ترين آزمايش ضربه دو روش شارپي و ايزود
نحوه آزمايش و كار دستگاه شارپي يك پاندول كه در حال نوسان مي باسد لحظه كه در يك ارتفاع مشخص مي باشد داراي يك انرژي ثابت نيز مي باشد و زماني كه رها مي شود حول محور خود نوسان مي كند اگر عاملي جلوي حركت آن را نگيرد به همان ارتفاع قبلي در طرف ديگر بالا مي رود ولي اگر عاملي جلوي آن را بگيرد به علت از دست دادن مقداري انرژي ديگر آن ارتفاع قبلي را به دست نمي آورد زيرا مقداري از آن انرژي صرف متلاشي كردن عامل بازدارنده قطعه كار مي شود.
دستگاه را اندازه مي گيريم كه حدود N.m1 است سپس با گذاشتن يكي يكي قطعات مورد نظر در روي دستگاه و پايين نگه داشتن ترمز دستگاه انرژي شكست را اندازه مي گيريم و از خطاي دستگاه كم كرده و يادداشت مي كنيم حال با استفاده از فرمولa=A/S مقاومت در برابر ضربه را محاسبه مي كنيم. Cm2 6/0=S سطح مقطع شكست
|
مس |
فولاد |
برنج |
آلومينيوم |
جنس |
|
45 |
32 |
5 |
5/1 |
A |
|
75 |
3/53 |
3/8 |
5/2 |
A |
نحوه آزمايش:
|
300 |
200 |
100 |
L |
|
45/2 |
92/0 |
35/0 |
y |
L: فاصله بين تكيه گاهy : فاصله خيز
|
300 |
200 |
100 |
L |
|
59/2 |
86/0 |
45/0 |
y |
