1
BÀI GIẢNG
THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
Bài 1& 2: Kéo thép, và Kéo gang
Bài 3&4: Nén thép, và nén gang
Bài 5: Xác định môdun đàn hồi E khi kéo, hay (nén)
Bài 6: Xác định môdun đàn hồi trƣợt G khi xoắn thanh tròn
Bài 7: Đo chuyển vị và góc xoay của dầm console khi chịu uốn ngang
phẳng
Bài 8: Đo chuyển vị dầm console khi chịu uốn xiên
Bài 9: Tìm lực Pth khi uốn dọc
Phòng thí nghiệm Sức Bền Vật Liệu
Bộ môn Sức Bền & Kết Cấu
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng
Đại học Bách Khoa TPHCM
2
BÀI 1 & 2
THÍ NGHIỆM KÉO MẪU THÉP & GANG
1.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Tìm hiểu sự liên hệ giữa lực và biến dạng khi kéo mẫu thép và mẫu gang , và xác định
các đặc trưng cơ học của thép và gang:
+ Đối với thép : Tìm - Giới hạn chảy ch
- Giới hạn bền B
- Độ dãn tương đối khi kéo đứt %
- Độ thắt tỷ đối khi kéo đứt
%.
+ Đối với gang: Tìm giới hạn bền khi kéo đứt kb,
1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong chương kéo, nén đúng tâm ta biết đồ thị quan hệ giữa lực kéo P và biến dạng
dài
L của mẫu kéo như sau:
Đặc trưng tính bền Thép Gang
Giới hạn chảy :
o
ch
ch A
P
Không xác định
Giới hạn bền :
o
B
BA
P
o
B
k
BA
P
Đặc trưng tính dẻo đối với thép
Độ dãn tương đối :
%100. %
0
01
L
LL
Độ thắt tỉ đối :
%100. %
0
10
A
AA
Trong đó: Ao : diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thí nghiệm
A1 : diện tích mặt cắt ngang mẫu nơi bị kéo đứt
Lo, L1 : Chiều dài tính toán của mẫu trước và sau khi bị kéo đứt
O
L
A
Pch
D
B
C
Ptl
P
Kéo thép
O
L
A
PB
P
Kéo gang
3
MẪU THÍ NGHIỆM
Theo tiêu chuẩn nhà nước TCVN 197-85 (197-2000). Mẫu có thể là tiết diện tròn
(đường kính d0) hoặc tiết diện chữ nhật (tiết diện a0xb0 ) có dạng sau:
Trong đó:
Chiều dài tính toán (chiều dài khảo sát) ban đầu Lo của mẫu
Với mẫu tròn : Lo = 10do hay 5do
L = (10do hay 5do) + do
Với mẫu dẹp :
oo AL 3,11
(mẫu dài)
oo AL 65,5
(mẫu ngắn)
oo AL 4
(mẫu vật liệu dòn)
L = Lo + bo/2
Bán kính R và kích thước đầu ngàm (đầu to của mẫu thử tùy thuộc do và máy kéo).
1.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
- Dùng thước kẹp chính xác 1/50mm, hoặc cân kỹ thuật 0,01g
- Dụng cụ kẻ vạch (để chia khoảng) lên mẫu
- Máy kéo nén vạn năng M.A.N.
1.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
- Đo do Lo, (mẫu tròn) hay bo, ao (mẫu chữ nhật) ban đầu.
- Khắc vạch lên mẫu (1cm một khoảng chia) dùng để tính L1 sau khi kéo đứt
- Dự đoán giới hạn bền của vật liệu, (lực kéo đứt của mẫu) để từ đó định cấp
tải trọng thích hợp
- Chọn ngàm kéo và cấp tải của máy thích hợp với đường kính của mẫu thử.
- Đặt mẫu vào ngàm kéo, kiểm soát kim chỉ lực, bút trên ru lô vẽ biểu đồ.
1.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Cho máy tăng lực từ từ, theo dõi trên đồng hồ lực và biểu đồ, đọc lực chảy Pch (nơi lực
không tăng mà biến dạng tăng), và lực bền Pb. (lực lớn nhất khi mẫu bị đứt) dựa theo biểu
đồ quan hệ lực biến dạng. Khi mẫu đứt tắt máy, xả áp lực trong máy và lấy mẫu thử ra.
1.7 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ
A. Đối với thép:
L
Lo
boaoR
do
4
a. Tính Ao và giới hạn chảy
o
ch
ch A
P
, giới hạn bền
o
B
BA
P
b. Chấp liền mẫu bị đứt lại, vẽ lại dạng mẫu sau khi chấp liền, đo lại chiều dài
sau khi đứt L1 của mẫu bằng thước kẹp tùy theo vị trí vết đứt theo các trường hợp sau:
Gọi N là số khoảng phân đều trên chiều dài Lo của mẫu trước khi kéo
Gọi A là vạch ngoài cùng gần vị trí đứt 0 nhất: A0 = x (đếm số khoảng chia)
* Nếu
3
2
3
Lo
x
Lo
(xem như mẫu bị đứt ở khoảng giữa đoạn L0): thì L1 là khoảng cách
của 2 vạch biên mẫu thử với N khoảng ban đầu.
* Nếu
3
Lo
x
(vết đứt ở biên) lấy điểm B nằm trên vạch đối xứng của A qua vị trí vết đứt
0 (tính bằng khoảng chia), gọi n là số khoảng trên đoạn AB đó.
Trƣờng hợp N - n bằng số chẵn: lấy điểm C sao cho số khoảng trên đoạn từ B đến
C là: BC = (N - n) / 2 và tính theo cách :
L1 = AB + 2BC.
Trƣờng hợp N - n bằng số lẻ: Lấy điểm C sao cho số khoảng trên đoạn từ B đến
C là BC bằng (N - n -1)/2 và lấy điểm C' tiếp theo sao cho CC' = 1 khoảng và tính
L1 theo :
L1 = AB + 2BC + CC'.
Tính độ dãn tƣơng đối khi đứt.
%100%
0
01
L
LL
c. Đo đường kính d1 tại tiết diện thắt nhỏ nhất (hay b1, a1). Tính A1 và tính độ thắt
tương đối.
%100%
0
10
A
AA
d. Vẽ lại đồ thị P -
L và dạng mặt cắt bị phá hỏng của mẫu thép sau khi kéo đứt.
B. Đối với gang
a. Tính giới hạn bền theo công thức:
o
B
k
BA
P
b. Vẽ lại đồ thị P -
L và dạng mặt phá hỏng của mẫu của mẫu gang sau khi kéo đứt.
1.8 NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- Nhận xét dạng biểu đồ P -
L giữa lý thuyết và thí nghiệm. Nêu cơ tính về vật liệu
dẻo của thép và gang (vật liệu dẻo và dòn).Giải thích dạng phá hỏng của vật liệu.
N khoảng
O
A
x
5