Báo cáo thực tập sức bền vật liệu cơ khí
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
--------0O0--------
BÁO CÁO
THỰC TẬP SỨC BỀN VẬT LIỆU CƠ KHÍ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
NGUYỄN TẤN ĐẠT
Sinh viên thực hiện:
Cần Thơ, Tháng 11/2011
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
1
Bài thí nghiệm số
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1:
KÉO VẬT LIỆU DẺO VÀ DÒN
I.
Mục đích thí nghiệm:
Quan sát mối liên hệ giữa P và l .
Xác định các đặt trưng cơ học của vật liệu.
Giới hạn tỉ lệ:
P
tl tl
F0
Giới hạn chảy:
P
ch ch
F0
Giới hạn bbền:
P
b
F0
Xác định các
l đặt
l0 tính dẻo của kim loại:
Độ dài tỉ đối:
%
100%
l
F0 0 F1
Độ thắt tỉ đối:
%
F0
100%
II. Cơ sở lý thuyết:
Dựa vào đồ thị kéo mẫu thí nghiệm sau:
P
P2
P
Pb
Pch
Ptl
l
Trang 1
l
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
1
Bài thí nghiệm số
Mẫu thí nghiệm:
Mẫu thí nghiệm gồm một mẫu gang, một mẫu thép thỏa điều kiện: l0 =5 – 10d0 có hình trụ
đường kính d0, chiều dài l0.
Độ nhám cấp 6
Độ nhám cấp 4
Bảng số liệu:
l0
Mẫu
d0 (mm)
l0 (mm)
F0 (mm)
Gang
10,06
163
79,49
Thép
10,2
70
81,7
Tính cấp tải trọng:
III. Chuẩn bị thí nghiệm:
Thước kẹp đường kính (d0), chiều dài mẫu thí nghiệm (l0) và diện tích (F0) của mẫu bằng
công thức:
d
Mẫu
Gang
Thép
F0
2
0
d0 (mm)
10,06
10,02
l0 (mm)
163
70
4
Kết quả thí nghiệm:
Pcaptai > b F 0
Ptl(Kg)
Pch(Kg)
3200
3400
Pb(Kg)
1400
5000
d (mm)
10,06
6,67
l (mm)
70
114
Kết quả:
Giới hạn tỉ lệ:
P 3200
=39,17 (Kg/mm2)
tl tl
F0 81,7
Giới
l l0hạn chảy:114 70
P
3400
=41,62 (Kg/mm2)
ch ch
F 0 81,7
F0 F1
Trang 2
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
1
l0 56,67 98
tl
tl
Giới
hạn bền:
P 5000
=61,2 (Kg/mm2)
b bl
F0 81,7
Bài thí nghiệm số
Xác định các đặt tính dẻo của kim loại:
Độ giản dài tỉ đối:
%
F0
100%
Độ thắt tỉ đối:
%
81,7
81,7 32,9
100% 2
70)
100% 59,7%
81,7
F0
Modul đàn hồi:
E
100% 53,86%
l
6
8
2
10 3,47 10 (N/mm )
(114
………HẾT……….
Trang 3
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
2
Bài thí nghiệm số
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2:
b
NÉN ĐÚNG TÂM
I. Mục đích thí nghiệm:
Quan sát mối liên hệ giữa P và l .
Xác định các đặt trưng cơ học của vật liệu.
Vật liệu dẻo:
P
ch ch
F0
Vật liệu dòn:
P
b
F0
II. Cơ sơ lý thuyết:
Dựa vào đồ thị, kéo mẫu thí nghiệm sau:
P
Pch
Ptl
l
P
l
III. Mẫu thí nghiệm
Là mẫu trụ tròn có chiều cao h0 và đường kính d0. Để tránh mẫu bị uốn cục bộ khi nén, nên
phải thỏa điều kiện sau:
h
d0
d0
2
Mẫu
d0 (mm)
l0 (mm)
Ptl(Kg)
Pch(Kg)
Gang
12,32
12,4
d20
2500
Thép
10,4
16
28002
119,2 (mm )
Diện tích mặt cắt mẫu gang: F0
Pb(Kg)
9400
9400
d (mm)
13,2
13,38
l (mm)
12,4
10,8
Dùng thước kẹp đo đường kính d0, chiều dài l0 của mẫu thí nghiệm. Các kết quả thí
nghiệm ghi nhận như sau:
Trang b4
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
2
Bài thí nghiệm số
Diện tích mặt cắt mẫu thép: F0
2
d0 2 89,9 (mm )
4
Định cấp tải của máy: Pcaptai > b F0
IV. Kết quả thí nghiệm:
1. Tính ch và b của vật liệu dẻo và vật liệu dòn:
94 104,56(mm2 )
Đối với vật liệu dẻo (thép): ch P 00
ch
F
0
Đối với vật liệu dòn (gang):
b P
F0
89,
9
940
0
119,
2
2
78,86(mm )
2. Hình dạng phá hủy của mẫu:
Mẫu thép sau khi nén
3. Nhận xét:
Mẫu thử ban đầu
Mẫu gang sau khi nén
a. Đánh giá phẩm chất mẫu:
Mẫu vật liệu thép: ta có giới hạn chảy
ch
Pc
2
94
104,56(mm )
00
h
89,
F
9
0
Dựa bảng tiêu chuẩn vật liệu. Mẫu thép ta thí nghiệm thuộc loại khá tốt.
Nhận xét:
o Với mẫu thép
Giai đoạn tỉ lệ (0 – Ptl): quan hệ giữa P và l là tuyến tính.
Giai đoạn chảy (Ptl – Pch): lực kéo P và l không còn quan
hệ tuyến tính với nhau nữa. Khi này, vật liệu biến dạng
nhanh dẫn tới l tăng khá nhanh trong khi P tăng rất
chậm.
Trang 5
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
2
Bài thí nghiệm số
Giai đoạn bền (Pch – Pb): lực kéo tiếp tục tăng đến Pmax thì
mẫu thép bị thắt lại, sau đó P giảm xuống nhưng l tiếp
tục tăng rồi sau đó bị phá hủy (đứt)
Vị trí phá hủy
o Với mẫu gang:
Giai đoạn từ (0 – Pb): P và l quan hệ tuyến tính với nhau.
Giai đoạn bền: P tăng nhanh đến cực đại, rồi mẫu bị phá
hủy trong khi biến dạng rất ít có thể xem như không biến
dạng.
So sánh với lý thuyết: biểu đồ kéo lực thực tế có dạng phù hợp với cơ
sở lý thuyết, lực kéo của thép lớn hơn nhiều so với lực kéo ngang.
Nguyên nhân do gang có chứa nhiều cacbon hơn thép nên dẫn tới vật liệu
bằng gang dòn hơn so với thép nên lực kéo của thép lớn hơn so với gang
Vị trí phá hủy
Mẫu vật liệu gang. Ta có giới hạn bền:
b
2
P
940
0
78,86(m m )
F0
119,
2
Dựa vào bảng tiêu chuẩn vật liệu. Mẫu gang ta thi nghiệm thuộc loại khá tốt
b. Đánh giá quá trình làm thí nghiệm:
Sai số:
Sai số khi đo đường kính, chiều dài.
Sai số khi đọc số liệu.
Sai số khi nào làm tròn số.
Máy mô tả thiết bị đo. Máy làm việc khá tốt, tuy đã cũ. Các thiết bị đo khá tốt.
………HẾT………
Trang 6
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
3
Bài thí nghiệm số
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3:
D (mm)
58,8
d (mm)
14
n (vòng)
10
b
Lần thí nghiệm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P (Kg)
20
46
64
84
96
114
132
160
180
CHUYỂN VỊ LÒ XO
I.
Mục đích thí nghiệm:
h (mm)
19,5
lt (mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Kiểm tra công thức tính chuyển vị của lò xo khi bị ép.
Tính giá trị Modul đàn hồi trượt G của vật liệu mẫu.
II. Cơ sở lý thuyết:
Dựa vào công thức lý thuyết tính chuyển vị của lò xo khi bị ép:
3
3
8PD4 n G 8PD4 n
Gd
d
III.
Mẫu thí nghiệm:
D: đường kính trục lò xo.
d: đường kính dây lò xo.
n: số vòng lò xo.
: chuyển vị lò xo.
h: bước của lò xo.
: gó nghiêng của lò xo.
P: lực nén của lò xo.
D
d
h
Tiến hành đặt mẫu vào đún
IV. Chuẩn bị thí nghiệm:
g vị trí nén đúng tâm.
Dùng thước đo các giá trị: D, d, h0, h. ta có:
Kết quả thí nghiệm: với P0 = 16 Kg
Tính Modul đàn hồi trượt thực tế: G
3
8PD n
4
d
Trang 7
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
3
Lần thí nghiệm
0,2
0,3
V. Kết quả thí nghiệm:
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,10
Bài thí nghiệm số
P (Kg)
26
18
20
12
18
18
28
20
lt (mm)
Gi (Kg/mm2)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
11007
7620
8467
5080
7620
7620
11854
8467
2
3
2
Như vậy: Gtn = 8467 (Kg/mm ) > Glt = 8.10 (Kg/mm )
Glt Gtn *100% = 8000 846 *100% = 5,84%
So sánh tỉ lệ phần trăm:
Glt
7
8000
Lò xo có độ cứng tốt.
Vẽ đồ thị P - lt và đồ thị P - tn
+ Đồ thị P - lt:
+ Đồ thị P - tn:
P(Kg)
180
160
132
114
96
84
64
46
20
1 1.5 2
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
8.5
(mm)
Đồ thị mối quan hệ giữa P (Kg) và lt và tn (mm)
Chú giải:
lt :
tn :
………HẾT……..
Trang 8
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
4
Bài thí nghiệm số
BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 4:
DẦM CHỊU UỐN NGANG PHẲNG
I.
Mục đích thí nghiệm:
Đo trực tiếp độ võng để kiểm tra công thức lý thuyết.
Đo Modul đàn hồi E của vật liệu.
II. Cơ sở lý thuyết:
Trường hợp: đoạn dầm đơn giản chịu lực tập trung.
Độ võng tại C:
3
lt
y Pl
48EJ x
Modul đàn hồi dọc:
3
Pl
E
48 yc J x
Góc xoay tại A và B
3
Pl
lt
16EJ x
III. Mẫu thí nghiệm:
c thép có tiết diện hình chữ nhật:
Mẫu
A
d
l
2
b
l
2
h
IV. Chuẩn bị thí nghiệm:
Đo kích thước mẫu:
Rộng: b= 44,2 (mm)
Cao: h= 10,4 (mm)
Dài: l= lAB = 200 (mm)
Trang 9
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
4
3
Bài thí nghiệm số
3
bh = 44,2 10,4 =4143,25
Ta có: Jx =
12
12
2
x
40
Tính Pmax của vật liệu để(Kg/mm
làm giới) hạn đàn hồi: Pmax < Plt
max
2 max
2 2
M
bh
10,4
;40M x Pl
;
Ta 2bh
có: 2 44,4
x
4
6
x
3Pl số liệu: P0 = 100 Kg; P 50 Kg
Bảng
2
2bh
i
P (Kg)
1
100
2
150
3
200
4
250
5
300
6
350
7
400
8
450
9
500
10
550
Vậy Modul
đàn
hồi
dọc
trung
11
600 bình là:
P
3l
yD
yC
0,90
1,36
1,96
2,35
2,80
3,30
3,80
4,40
4,95
5,50
6,55
0,15
0,27
0,42
0,53
0,65
0,77
0,90
1,03
1,17
1,33
1,59
lt
yc
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Etn (Kg/mm )2
26817,38
22347,82
19155,27
18974,56
18565,88
18284,58
17878,25
17574,50
17190,63
16634,84
15179,65
=
3 200
2
Etn= 19873,03 (Kg/mm )
V. Kết quả thí nghiệm:
Vẽ đồ thị: P- yclt ; P – yctn
P(Kg)
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0.1
0.2 0.3
0.4 0.5
0.6
0.7 0.8
0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85
Đồ thị mối quan hệ giữa P (Kg) và yclt và yctn (mm)
yc (mm)
Trang 10
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí
4
Bài thí nghiệm số
Đồ thị: - P- yclt: Gần như tuyến tính.
- P – yctn: Là đường gấp khúc.
Khi P tăng thì độ võng yc cũng tăng.
Phẩm chất vật liệu:
2
Etb 19873,03 (Kg/mm )
So với lý thuyết thì thép làm thí nghiệm có chất lượng khá tốt. Vẫn còn lẫn tạp chất.
Sai số:
o Sai số khi đo đường kính, chiều dài.
o Sai số khi đọc các số liệu.
o Sai số khi làm tròn.
………HẾT………
Trang 11