Nội dung

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 Bài thí nghiệm số 1 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: Ptl F0  tl   Giới hạn chảy:  ch  Pch F0  Giới hạn bền: b  Pb F0 Xác định các đặt tính dẻo của kim loại:  Độ dài tỉ đối: %  l  l0 100% l0  Độ thắt tỉ đối: % F0  F1 100% F0 II. Cơ sở lý thuyết: Dựa vào đồ thị kéo mẫu thí nghiệm sau: P P2 P Pb Pch Ptl l l Trang 1 Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 1 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 l0 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: F0  d 20 4 Kết quả thí nghiệm:  Bảng số liệu: Mẫu Gang Thép d0 (mm) 10,06 10,2 l0 (mm) 163 70 F0 (mm) 79,49 81,7  Tính cấp tải trọng: Pcaptai >  b F0 Mẫu Gang Thép d0 (mm) 10,06 10,02 l0 (mm) 163 70 Ptl(Kg) Pch(Kg) 3200 3400  Kết quả:  Giới hạn tỉ lệ:  tl  Ptl 3200  =39,17 (Kg/mm2) F0 81,7  Giới hạn chảy: P 3400 =41,62 (Kg/mm2)  ch  ch  F0 81,7 Trang 2 Pb(Kg) 1400 5000 d (mm) 10,06 6,67 l (mm) 70 114 Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 1  Giới hạn bền: b  Pbl 5000  =61,2 (Kg/mm2) F0 81,7  Xác định các đặt tính dẻo của kim loại:  Độ giản dài tỉ đối: %  l  l0 114  70 100%  100% 53,86% F0 81,7  Độ thắt tỉ đối: % F0  F1 81,7  32,92 100%  100% 59,7% F0 81,7  Modul đàn hồi:  l 56,67 98 E  tl  tl 0  106 3,47 108 (N/mm2)  l (114  70) ………HẾT………. Trang 3 Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 2 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2: 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:  ch  Pch F0  Vật liệu dòn: b  Pb F0 II. Cơ sơ lý thuyết: Dựa vào đồ thị, kéo mẫu thí nghiệm sau: P P Pch Ptl l 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: d0  h0 2 d0  Dùng thước kẹp đo đường kính d0, chiều dài l0 của mẫu thí nghiệm. Các kết quả thí nghiệm ghi nhận như sau: Trang 4 Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Mẫu Gang Thép d0 (mm) 12,32 10,4 l0 (mm) 12,4 16 Bài thí nghiệm số 2 Ptl(Kg) Pch(Kg) 2500 2800 Pb(Kg) 9400 9400 d (mm) 13,2 13,38 l (mm) 12,4 10,8 2 d 0 119,2 (mm2) 4 d 2 Diện tích mặt cắt mẫu thép: F0  0 89,9 (mm2) 4  Diện tích mặt cắt mẫu gang: F0    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: P 9400 P 9400 2 ch  Đối với vật liệu dẻo (thép):  ch  F  89,9 104,56(mm ) 0 2 b  Đối với vật liệu dòn (gang):  b  F 119,2 78,86(mm ) 0 2. Hình dạng phá hủy của mẫu: Mẫu thép sau khi nén Mẫu thử ban đầu 3. Nhận xét: a. Đánh giá phẩm chất mẫu:  Mẫu vật liệu thép: ta có giới hạn chảy  ch  Mẫu gang sau khi nén Pch 9400  104,56(mm 2 ) F0 89,9  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 Bài thí nghiệm số 2  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  Pb 9400  78,86(mm 2 ) 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 Bài thí nghiệm số 3 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3: CHUYỂN VỊ LÒ XO I. Mục đích thí nghiệm:  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: 8PD 3 8PD 3  n  G  n Gd 4 d 4 III. Mẫu thí nghiệm: D 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 h IV. Chuẩn bị thí nghiệm:  Dùng thước đo các giá trị: D, d, h0, h. ta có: D (mm) 58,8 d (mm) 14 n (vòng) 10 Tiến hành đặt mẫu vào đúng vị trí nén đúng tâm. Kết quả thí nghiệm: với P0 = 16 Kg Lần thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P (Kg) 20 46 64 84 96 114 132 160 180 h (mm) 19,5  lt (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 V. Kết quả thí nghiệm: 3  Tính Modul đàn hồi trượt thực tế: G 8 PD4 n d Lần thí nghiệm 0,2  P (Kg) 26 Trang 7   lt (mm) Gi (Kg/mm2) 1 11007 Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 18 20 12 18 18 28 20 1 1 1 1 1 1 1 1 0,10 Như vậy: Gtn = 8467 (Kg/mm2) > Glt = 8.103 (Kg/mm2) So sánh tỉ lệ phần trăm: 7620 8467 5080 7620 7620 11854 8467 Glt  Gtn 8000  8467 *100% = 5,84% *100% = 8000 Glt  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 Đồ thị mối quan hệ giữa P (Kg) và  lt và  tn (mm) Chú giải:  lt :  tn : ………HẾT…….. Trang 8  (mm) Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 4 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: y clt   Modul đàn hồi dọc: E  Pl 3 48 EJ x Pl 3 48 y c J x Góc xoay tại A và B Pl 3  Alt  16 EJ x III. Mẫu thí nghiệm: Mẫu thép có tiết diện hình chữ nhật: d l 2 l 2 b 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 Ta có: Jx = Bài thí nghiệm số 4 bh 3 44,2 10,4 3 = =4143,25 12 12 Tính Pmax của vật liệu để làm giới hạn đàn hồi: Pmax < Plt M xmax Pl bh 2 max   Ta có: x ; x  ; Mx  4 x 6 3Pl x     40 (Kg/mm2) 2bh 2 2bh 2    2 44,4 10,4 2 40  P = 3l  3 200 Bảng số liệu: P0 = 100 Kg; P 50 Kg i P (Kg) 1 100 2 150 3 200 4 250 5 300 6 350 7 400 8 450 9 500 10 550 11 600 Vậy Modul đàn hồi dọc trung bình là: Etn= 19873,03 (Kg/mm2) yD yC y clt Etn (Kg/mm2) 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 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 26817,38 22347,82 19155,27 18974,56 18565,88 18284,58 17878,25 17574,50 17190,63 16634,84 15179,65 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) Trang 10 yc (mm) Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 4 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: Etb  19873,03 (Kg/mm2)  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