گزارش آزمایشگاه مقاومت مصالح



گزارش آزمایشگاه مقاومت مصالح

بسم الله الرحمن الرحیم

آزمایش ضربه

هدف آزمایش:
تغییرمقاومت فلزات در مقابل بارهای آنی(ضربه)
تئوری آزمایش:
اگر زمان اعمال بار بیش از سه برابر دوره تناوب طبیعی یک نمونه باشد ،آن را بااستاتیکی و اگر کمتر از نصف دوره تناوب طبیعی باشد بار ضربه ای گویند
(زمان بار گزاری زمانی است که بار از صفر به حداکثر خود می رسد).
مقاومت ضربه، بوسیله اندازه گیری انرژی شکست نمونه سنجیده می شود. این آزمایش توسط ضربه اعمال شده از طرف یک وزنه مشخص با شرایط اولیه و انتهایی معلوم انجام میشود.این خاصیت در دماهای مختلف از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. موادی که در دماهای معمولی (محیط) نرم می باشند (داکتیل) در دماهای پایین تر بسیار ترد و شکننده باانرژی کمتری شکسته می شوند. دمایی که تغییرات سریع و تردی در آن اتفاق می افتد  دمای عبورنامیده می شود .
فولاد های نرم دارای دماهای عبور نرمی به تردی20 درجه سانتیگراد میباشند. همه موارد دارای دمای یکسان نیستند فلزی مانند مس،الومینیم و نیکل برای مثال ،تغییرات ناگهانی در انرژی شکست برای دماهای مختلف ندارند. به عبارتی تغییرات انرژی شکست آنها نسبت به دما بسیار ملایم بوده و حتی در اثر تغییر دما انرژی شکست آنها افزایش می یابد . افزودن نیکل به ترکیبات فولاد هایپر کربن دمای عبور را تقلیل می دهد. این دلیل استفاده از آلیاژ فولاد با 3/5% نیکل در مخازن پروپان و گاز های مایع نفتی میباشد ونیز استفاده از آلاژهای با 9% نیکل برای سازه های مورد نیاز گازهای مایع طبیعی همین امر است.

شرح دستگاه :
دستگاه فوق از یک پاندول
(به وزن 09/16 کیلو گرم وبه مرکزثقل09/67سانتیمتر)
که از زاویه 150درجه نسبت به افق است و همچنین یک قسمت رهایش پاندول و یک سیستم نشان دهنده تشکیل شده است . در پایین دستگاه سندانی جهت قرار دادن نمونه آزمایش تعبیه شده است . همچنین دارای جعبه حفاظ جهت ایمنی بیشتر می باشد . این دستگاه بر اساس استانداردطراحی شده است.

روش آزمایش:
برای انجام آزمایش ابتدا پاندول را از طرف راست بالا برده و با دستگیره مخصوص رهایش پاندول ، آن را قفل نمایید (اطمینان پیدا کنید که پاندول کاملا قفل شده است ) نشانه را با دست به طور عمودی
روی عدد 200تنظیم کرده و در جعبه را ببندید. دستگیره رهایش را یکباره کشیده و رها کنید. مقدار اختلاف زاویه بین صفر و نوک نشانه را یاد داشت کنیدژول
دوباره پاندول را قفل کنید . نمونه آزمایش را بر روی سندان طوری قرار دهید که شکاف آن در وسط قرار گرفته باشد. توجه داشته باشید که ضربه به آن طرف نمونه که شکاف ندارد زده شود مطابق شکل. نشانه را با دست به طور عمودی روی عدد 200 ژول تنظیم نمایید . در جعبه را بسته و دستگیره رهایش را به طور یکباره کشیده و رها کنید پاندول رها شده و قطعه ر ا شکسته و تا ارتفاعی پایین تر از ارتفاع قبل بالا می برد . با احتیاط کامل پاندول را متوقف کنید و مقدار زاویه کاهش ارتفاع را یاد داشت کنید . برای نمونه های مختلف موجود آزمایش فوق را تکرار کرده و به سوالات زیر پاسخ دهید:

سوال 1:چرا در قسمت اول آزمایش مقدار جزئی اختلاف بین صفر و عددی که نشانه روی نقاله نشان می داد وجود داشت ؟

سوال2: با توجه به مشخصات پاندول معادله انرژی را نوشته و از آنجا مقدار انرژی تلف شده را (مقاومت به ضربه بر حسب ژول) توسط جسم شکسته شده را برای نمونه های موجود بدست آورید ؟

سوال3: علت اختلاف بین مقاومت به ضربه هر یک از نمونه ها را بنویسید؟

سوال4: مرکز ضربه را تعریف و رابطه آن را برای یک پاندول را بدست آورید؟

(توضیح دهید که چرا در طراحی دستگاه های آزمایش ضربه نقطه بر خورد چکش پاندول به قطعه آزمایش باید خیلی نزدیک به مرکز ضربه باشد)

سوال5: راجع به مقاومت ضزبه و زمان عبورتحقیق کنید؟

بسم الله الرحمن الرحیم

آزمایش کشش

هدف :
هدف ازآزمایش کشش بررسی رفتار تنش وکرنش فلزات و بدست آوردن مشخصات مکانیکی آنهااست
مقدمه :
برای طراحی قطعات ، سازه ها و یا آنا لیز و محاسبه تنش و تغییر شکل سازه ها راداریم مشخصات مکا نیکی از قبیل مدول الا ستیسیته ضریب پواسون تنش تسلیم تنش نهایی و شکل پذیری را داشته باشى . برای بررسی رفتار مکانیکی مواد و بدست آوردن مشخصات فوق می توان از یک آزمایش کشش استفاده کرده برای این کار نمونه های استاندارد تحت بار گزاری کششی قرار گرفته و مقدار تنش وکرنش آن در هر لحظه ثبت می گردد. با رسم منحنی تنش بر حسب کرنش میتوان مقادیر کشش را بدست آورد.

الف) منحنی تنش وکرنش :
منحنی تنش و کرنش از لحاظ گوناگون تفاوت زیادی با یکدیگر دارند و آزمایشهای کشش انجام شده بر روی ماده ای یکسان ممکن است نتایج متفاوتی داشته باشند که بستگی به دمای نمونه و سرعت بار گذاری دارد با این وجود می توان در میان نمودار های تنش _ کرنش گروه های مختلف مواد مشخصه های مشترک را تشخیص داد و بر اساس این مشخصه ها انواع مختلف مواد را به دو گروه اصلی مواد شکل پذیر شکننده تقسیم بندی گردد

ب) حد الاستیک
حد الاستیک یک ماده تنش ماکزیممی است که اگر جسم به ان تنش برسى و سپس آن تنش برداشته شود انرژی از تغییر طول در جسم باقی نماند و یا تغییر شکل دایمی خیلی جزیی پس از حذف بار زر جسم پدید آید.

روش انجام آزمایش:
دستگاه را روشن کرده(به مدت 10 دقیقه ) به همراه کامپیوتر.
طول موثر و قطر نمونه را به کمک کولیس انىازه بگیرید (براساس استاندارد)
فک متناسب نمونه را بسته و نمونه را جا زده.
سپس سرعت کشش را تنظیم کرده و کلیى استارت را زده.

محاسبات و نتایج :
1- تنش ها و کرنش ها را محاسبه کرده و منحنی تنش بر حسب کرنش را رسم کنید؟
مدول یانگ (E تنش تسلیم بالا و پایین ( ) و تنش نهایی ( ) را از روی منحنی بدست آورده و در جدول (1) ثبت کنید.

2- درصد افزایش طول و کاهش سطح را ار محاسبه بدست آورید.

3- با توجه به مشخصات بدست آمده از آزمایش جنس نمونه را مشخص کنیدز(از جداول موجود در کتابها و هند بوکها استفاده شود).

4- در حین انجام آزمایش از آنجا می فهمیم که جسم به نقطه تسلیم رسیده است.

5- زوایای شکست مواد ترد و نرم را در آزمایش کشش را بنویسید.

جدول یک(1)

طول اولیه نمونه

طول ثانویه نمونه

قطر اولیه نمونه

قطر نقطه گلویی

درصد کاهش سطح

درصد افزایش طول

مدول یانگ

تنش تسلیم بالا

تنش تسلیم پایین

مقاومت نهایی

جنس نمونه با استفاده از هند بوکها

بسم الله الرحمن الرحیم

آزمایش خیز تیرها

شرح کلی دستگاه :
این دستگاه شامل یک اسکلت فلزی است که در آن یک تیر افقی جهت نصب تکیه گاه ها و یک خط کش افقی ىر بالای آن جهت نصب سا عت های اندازه گیری و تعیین فا صله انها تعبیه شده است . تکیه گاه ها دو نوع هستند یک نوع بصورت نیرو سنجی است که نیروی وارده بر تکیه گاه ها را به صورت دیجیتال نمایش میدهد (تکیه گاه 1و2و3) در صورت لزوم می توان با تنظیم پچی روی ان تکیه گاه ها را در حالت فنری خارج نموده و به صورت یک تکیه گاه کاملا ثابت در آورد . البته تیغه تکیه گاه ثابتی است که برای آزمایش تیر طر ه از ان استفاده می شود . این تکیه گاه انتهای تیر را از هر جهت ثابت نمو ده م با محکم کردن 4 عدد پیچ آلن رادر حالت مورد نظر ثابت میشود .(شیب تیر برابر صفر می شود ) .
در این آزمایش ها برای اعمال نیرو از اویزها یی استفاده می نماییم که توسط یک پیچ کوچک نیرو را در وسط تیر اعمال می نماید نیروی مورد نظر توسط وزنه هایی در انتهای اویز قرار داده می شود.
دقت نمایید که نشانه ای تعبیه شده در روی کلیه لوازم مثل ساعت های اندازه گیر تکیه گاه ها و اویزها همگی پنج سانتیمتر در نقطه اثر انها فاصله دارند .

نکاتی که در این آزمایش باید رعایت گردند:

1- قسمت الکترو نیکی یبن دست گاه با ید حد اقل به مدت 15 دقیقه قبل از آزمایش روشن باشد از دقت ازمایش کم نگردد شروع
2- جعبه الکترونیک این دست گاه دارای سه کلید بوده که هر کلید مربوط به یک تکیه گاه می باشد و با فشار دادن هر کدام از کلید ها نیروی اعمالی بر نیرو سنج دیجیتالی مربوط به آن نمایش داده خواهد شد و هر کدام از کلید ها دارای یک پیچ تنظیم صفر میباشد که قبل از بار گزاری روی تیر باید دقت کرد که قسمت نمایش دهنده دستگاه برای هر کدام از نیرو سنجها در حالت تراز بودن تیر صفر باشد و در حالت صفر نبودن ان بوسیله پیچ تنظیم مربوط به همان نیرو سنج صفر گردد.
در زمان قرار دادن تیر بر روی تیغه ها ی نیروسنج ها و همدنین قرار دادن آویز ها بر روی تیر و حرکت دادن انها روی تیر و همدنین قرار دادن وزنه ها بر روی آویزحتما دقت نمایید که تیر و همدنین آویزها ىر جای خود قرار داشته باشند زیرا در غیر این صورت از روی دستگاه به زمین افتاده و علاوه بر آسیب رساندن به دستگاه تلقهای متصل به انها نیز صدمه خواهند دید.
در زمان حرکت دادن ساعتها در روی ریل و خط کش بالای دستگاه و همدنین 4- داده نیرو سنج ها بر روی ریل ها زیر دستگاه علاوه بر شل کردن پیچ ها ی محکم کننده آنها دقت کنید که آنها را به آرامی حرکت داده تا ا ز صدمه زدن به تلقهای متصل به آنها و همچنین صدمه زدن به رنگ دستگاه اجتناب کرد.

آزمایش اول:
هدف آزمایش :
مقایسه تئوری مقادیر عکس العمل تکیه گاه ها ی تیر نسبت به تغییر فاصله بارگزاری با نتایج عملی آزمایش.

روش آزمایش:

1-) تکیه گاه 1و2 را به فاصله 100 سانتی متر از هم دیگرقرار دهید (پیچزیر تکیه گاه ها را باز کرده که قابل حرکت دادن باشد)و زمانی که در جای خود از هم قرار گرفتندپیچ آنها را محکم کنید. تیر را بر روی تکیه گاه ها قرار دهید.
2-) آویز را روی فاصله 10 سانتی متر از تکیه گاه 1 قرار داده سپس نیرو سنج تکیه گاه های 1و2را روی دستگاه دیجیتال با استفاده از پیچ تنظیم مربوط به هر کدام از تکیه کاه ها صفر کنید.
3-) یک عدد وزنه ( 500 گرمی) روی آویز قرار داده و نیروی عکس العمل تکیه گاه 1و2 را از روی دستگاه یاد داشت کنید سپس وزنه را بر دارید.
4-) آویز را روی فاصله 20 سانتی متر از تکیه گاه 1 قرار داده نیرو سنج تکیه گاه های 1و2 روی دستگاه دیجیتال روی صفر تسلیم کنید.وزنه 500 گرم را روی آویز قرار دهید و مجددا نیروی عکس العمل تکیه گاه های 1و2 را یادداشت کنید.
5-) این عمل را برای فاصله 30 و40 و 50 و60 و70 و80 و 90 سانتی متر از تکیه گاه 1 به روش قبل انجام دهید.
6-) ابعاد سطح تیر برای به دست آوردن ممان اینرسی به وسیله کولیس اندازه بگیرید.
7-) منحنی عکس العمل های تکیه گاهها نسبت به تغییر فاصله را رسم نموده و با مقادیر تئوری مقایسه کنید.
سوال1-روابط فوق را اثباط کنید.

سوال 2- آیا بین منحنی بدست آمده و مقادیر تئوری اختلاف وجود دارد؟ در صورت وجود اختلاف علل خطا را توضیح دهید.

آزمایش2
هدف آزمایش:
مقایسه تئوری جمع آثار در بدست آوردنعکس العمل های تیر هایی که از نظر استاتیکی نا معین هستمد با نتایج عملی آزمایش.
روش آزمایش:
1-)تکیه گاه 2 را به فاصله 50 سانتی متر از تکیه گاه 1 قرار دهید و تکیه گاه 3 را به فاصله 30 سانتی متر از تکیه گاه 2 و3 قرار دهید و پیچ زیر تکیه گاه ها را محکم کنید تا تکیه گاه ها ثابت نمانند.
2-)یک آویز در وسط فاصله بین تکیه گاه 1 و 2 قرار داده و یک آویز در وسط فاصله بین تکیه گاه 2 و 3 قرار دهید.
3-)روی دستگاه دیجیتال نیروی تگیه گاه 1 و 2 و 3 را به ترتیب با پیچ تنظیم نیرو روی عدد صفر تنظیم کنید.
4-)یک عدد وزنه 500 گرمی روی آویز 2 قرار دهید و از روی دستگاه دیجیتال نیروی تکیه گاه های 1 و 2 و 3 را یادداشت کنید و سپس به هر کدام از آویز ها دوباره یک وزنه 500 گرمی اضافه کدره و مجددا از روی دستگاه دیجیتال نیروهای تکیه گاههای 1 و 2 و 3 را یادداشت کنید. این عمل را تا اضافه کردن وزنه های 500 گرمی به هر کدام از
آویز ها ادامه دهید. ‏‏

سوال 3-روابط فوق را اثبات کنید.

سوال 4-با استفاده از تئوری نیز مقادیر تکیه گاه ها را در حالت بدست آورید و با نتایج عملی آن مقایسی منایید.

سوال 5- منحنی عکس العمل در هر یک از تکیه گاه ها را نسبت به بار های مختلف رسم نمایید و با تئوری مقایسه نمایید

سوال 6-مهمترین فرضی را که در این ازمایش مینماییم چیست ؟(از چه عاملی صرفه نظر میشود .)

سوال 7-در این صورت وجود خطا بین نتایج بدست آمده از تئوری و نتایج عملی آزمایش علل وجود خطا را ذکر کنید.

آزمایش 3
هدف آزمایش:
مقایسه تئوری خیز تیر ها با نتایج عملی برای تیر هایی با بار ضخامت و جنس مختلف.
روش آزمایش:
1- تکیه گاه 1 و 2 را به فاصه 100 سانتی متر از همدیگر قرار دهید پیچ نیروسنجها را روی تکیه گاه 1 و 2 ببندید تا تکیه گاه ها ثابت شوند . یک عدد تیر روی تکیه گاه ها قرار دهید.
2-آویز را در وسط قرار دهید.
3-ساعت اندازه گیری را روی آویز تنظیم کرده و قاب ساعت را بچرخانید تا روی صفر تنظیم شود .
4- به آویز وزنه 500 گرمی اضافه کنید و خیز تیر را روی ساعت یادداشت کنید . مجدد‏‎ا وزنه 500 گرمی اضافه کرده وساعت را یادداشت کنید . این عمل را برای چهار وزنه انجام دهید.(بار گزاری)
5-بارها را به ترتیبی که اضافه نموده اید بر دارید و خیز تیر را از روی ساعت یاد داشت کنید. (بار برداری )

سوال 10-چرا مقادیر خیز برای بار مشخص در زمان بار گزاری و بار برداری قرینه نمی باشند؟

سوال 11-برای هر تیر منحنی خیز در مقابل نیرو را رسم نمایید شیب هر منحنی را بدست آورید.

سوال 12-برای تیر آزمایش شده منحنی شیب بدست آمده در مقابل را رسم کنید.

Zmm خیز
بار
N
نمونه فولادی
5mm
نمونه فولادی
6mm
نمونه الومینیوم
6mm
نمونه برنجی
6mm

سوال 13-تحلیل کنید که چرا منحنی خیز در مقابل نیروی اعمال شده خطی است؟
17

30

1