Plastičnost-grafički

8/19/2019 Plastičnost-grafički

1/23

Univerzitet u TuzliMašinski FakultetOdsjek: Proizvodno mašinstvo

SEMINARSKI RADPredmet: Tehnologija plastičnosti I

Studenti: sistent: Mr!s"! dnan Musta#$% v!a&ermina Medenjakovi$'din (ipova"'mir Mali$

Ispitivanje zatezanjem, Mjerenje napona i deformacija

1. Uvod


2/23

Ispitivanje zatezanjem je najznačajniji način ispitivanja materijala u "iljuodre)ivanja njegovih mehaničkih svojstava% kao što su:

* napon tečenja +,%-* zatezna čvrstoča +m!

Istovremeno sa ispitivanjem svojstava čvrsto$e mo.emo do/iti i podatke omogu$nosti de0ormisanja materijala:* izdu.enje%* su.enje!

1asniva se na sporom zatezanju uzorka standardnog o/lika i dimenzija naure)aju koji se zove kidali"a! Ona je opremljena dinamometrom za mjerenjesile i pisačem koji u svakom momentu zapisuje zavisnost izdu.enja od sile!Pomo$u podataka za/ilje.enih pri ispitivanju i izmjerenih na prekinutomuzorku odre)uju se:

* 1atezna čvrsto$a +m 2MPa3%

* &apon tečenja +,%- 2MPa3%* Izdu.enje%* Su.enje%* Modul elastičnosti ' 2MPa3!

Karakteristike otpornosti materijala:

Zatezna čvrstoća je pokazatelj kvaliteta materijala% koji se ne koristi kaoproračunska veličina kod duktilnih materijala!Napon tečenja je najva.nija veličina za proračun 4dimenzionisanje5 mašinskihdelova! &ajve$i nivo napona kojim se dio smije opteretiti mora /iti ni.i od

napona tečenja% što se za odgovorne konstruk"ije de#niše stepenomsigurnosti!

Ispitivanje zatezanjem izvodi se na mašini za ispitivanje zatezanjem kojatre/a da o/ez/jedi ravnomjerno prenošenje sile na epruvetu postavljenu učeljusti mašine! 'pruveta se u podu.nom prav"u izla.e zateznim silama doprekida% pri čemu se na ure)aju za registrovanje optere$enja prati tokpromjene sile! Potre/na sila se mo.e ostvariti mehaničkim ili hidrauličkimputem!

Mašine sa mehaničkim pogonom se koriste za manja optere$enja 4do 6,, k&

maksimalno5% a prednost im je u tome što mogu registrovati /rze promjeneoptere$enja! 7idraulične kidali"e se koriste za ve$a optere$enja% o/ično od6,, do 6!,,, k&!

Sve mašine za ispitivanje zatezanjem% opremljene su:* ure)ajem za pričvrš$ivanje% koji omogu$uje lako i jednostavno

rukovanje% a da pri tome onemogu$i klizanje krajeva epruvete%

6


3/23

* ure)ajem koji omogu$ava da se optere$enje posti.e mirno% /ez udara ida se mo.e u svakom trenutku očitati vrijednost sile sa potre/nomtačnoš$u%

* ure)ajem za regulisanje /rzine optere$enja!

Slika 1. Osnovni dijelovi kidalice.

Mašine za ispitivanje zatezanjem 8 kidali"e% o/ično su sna/djevene ure)ajemza neposredno "rtanje dijagrama sila * trenutno izdu.enje! Iz ovako do/ivenihdijagrama% me)utim% ne mogu se sa dovoljnom tačnoš$u očitati sile% apogotovu ne izdu.enja% jer ona% pored izdu.enja mjerne du.ine% sadr.e u se/ii izdu.enja ostalih dijelova epruvete% zatim elastična izdu.enja čeljusti% kao ieventualna klizanja epruvete u čeljustima! Ipak% ovako do/ijeni dijagramimogu korisno da poslu.e za pri/li.nu o"jenu ponašanja materijala pri

ispitivanju zatezanjem!

Slika 2. Izgled savremene kidalice.

-


4/23

Slika . Kidalice starije generacije sa analognim mjernim !re"ajima.

Izrada i oblik epruveta za ispitivanje zatezanjem

Ispitivanje zatezanjem ponekad se izvodi na gotovim elementima i dijelovimakonstruk"ija% koji su pri eksploata"iji izlo.eni zateznim naprezanjima% da /i imse ustanovila nosivost9 odnosno sila potre/na da izazove prekid! 'pruvete zaispitivanje moraju /iti napravljene od istog materijala i na isti način kao idijelovi mašine% konstruk"ije itd! ko je dio kovan% valjan% .aren% zavaren%"ementovan i epruveta za ispitivanje zatezanjem mora /iti napravljena naisti način! Pri izdvajanju materijala za izradu epruveta o/ra$a se pa.nja da sene izazovu strukturne promjene% koje /i imale uti"aj na rezultate ispitivanja!Pri rezanju mašinskim makazama% pritiskom no.a usitnjava se struktura% imaterijal ojačava! Pri gasnom rezanju materijal se pregrijeva% postajekrupnozrnast% a kod nekih visokolegiranih čelika mo.e do$i i do kaljenja

materijala na površini rezanja! onačan o/lik i dimenzije epruvete do/ija seposlije mašinske o/rade na strugu% glodali"i ili rendisaljki! Tom prilikomuklanjaju se i površinski slojevi sa izmjenjenom strukturom! U završnoj 0azio/rade skidaju se tanji slojevi strugotine % kako usled mehaničkogmehaničkog pritiska alata i zagrijavanja usled trenja izme)u alata i materijalane /i došlo do izmjene u strukturi materijala u površinskim slojevima!

;


5/23

Slika #. Izgled epr!vete sa osnovnim dimenzijama.


6/23

2. Deformacija

U toku pro"esa o/rade de0orma"ijom dolazi do trajne promjene o/lika i dimenzijapočetnog komada tj! pripremka! ?eličina de0orma"ije je kvantitativni pokazatelj ovih

promjena na /azi kojih se direktno ili indirektno odre)uju i svi ostali parametripro"esa kao što su napon na grani"i tečenja% de0orma"iona sila% de0orma"ioni rad% itako dalje!

U praksi se koristi ve$i /roj postupaka za izračunavanje de0orma"ija!

U okviru vje./i potre/no je:

6! Prije istezivanja epruvete izmjeriti početne dimanzije:

a5 Ukupna du.ina ispitivanja lo/5 @irina epruvete /o"5 =e/ljina epruvete So

d5 =u.inu pojedinih podioka l0 i

-! Izvršiti kidanje epruvete uz istovremeno snimanje 4A*B5 dijagram!

;! Poslije stezanja izmjeriti promjene dimenzija:

a5 mjernu du.inu kidanja (6/5 du.inu%de/ljinu%širinu podioka 4l%/%s5

>! &a osnovu rezultata mjerenja potre/no je izračunati:

a5 ukupno apsolutno i relativno izdu.enje epruvete 4C(% Bl5/5 relativno izdu.enje podioka 4B6 B- B; !!!B6,5"5 logaritamsku de0orma"iju podioka po du.ini% širini i de/ljini 4ϕl ϕ/ ϕs5

D! Promjena logaritamske de0orma"ije ϕ(i te odrediti /roj ravnomjerno de0ormisanihpodioka epruvete lijevo i desno od mjesta lokaliza"ije 4mjesta pukotine5!

E! Izračunati maksimalno ravnomjerno izdu.enje 4B(m5!

Izračunati najve$u ravnomjernu logaritamsku de0orma"iju 4ϕlM ϕ/M ϕsM5!

! &a osnovu izmjerenih vrijednosti dvije dimenzije odrediti računsku de/ljinu lima4Srač5! Te je uporediti sa izmjerenim vrijednostima!

G! +ezultati mjerenja i izračunavanje z/irno prikazati u ta/eli!

D


7/23

3. Kriva teenja i parametri plastinosti

Pri projektovanju pro"esa o/rade plastičnim de0orma"ijama /itna oso/ina jepoznavanje odra)enih karakteristika o/ra)ivanog materijala% me)u koje spadaju

napon tečenja 4spe"i#čni de0orma"ioni otpor5!


8/23

!. "aboratorijska vje#ba

Ispitivanje čelika !,D>D početnih dimenzija: L0 x b0 x s0=30

x7 x3(mm)

6! =imenzije

Ukupna du.ina (,J;, mm

(,6J; mm (,EJ; mm

(,-J; mm (,J; mm

(,;J; mm (,GJ; mm

(,>J; mm (,KJ; mm

(,DJ; mm (,6,J; mm

@irina /,J mm

/,6J mm /,EJ mm

/,-J mm /,J mm

/,;J mm /,GJ mm

/,>J mm /,KJ mm

/,DJ mm /,6,J mm

=e/ljina s,J; mm

s,6J s,-J s,;J s,>J s,DJ s,EJ s,J s,GJ s,KJ s,6,J; mm


9/23

-! =ijagram

;! &akon istezanja ukupna du.ina epruvete iznosi ( J>6%E mm

(6J;%6 mm (EJ>%6 mm

(-J;%; mm (J>%; mm

(;J;% mm (GJ>% mm

(>J;%K mm (KJE%, mm

(DJ>%, mm (6oJ>%D mm

@irine podioka

/6JE%K mm /EJE% mm

/-JE%K mm /JE%E mm

/;JE%G mm /GJE%D mm

/>JE%G mm /KJ>%, mm

/DJE% mm /6,JE%E mm

G


10/23

=e/ljine podioka

s6J;%, mm sEJ-% mm

s-J;%, mm sJ-% mm

s;J-%K mm sGJ-%E mm

s>J-%K mm sKJ6% mm

sDJ-%G mm s6,J-%D mm

>! psolutno i relativno izdu.enje epruvete

a5 psolutno izdu.enje epruvete

ΔL= L− L0=41,6−30=11,6mm

/5 +elativno izdu.enje epruvete

ε L=∆ L

L0=

L− L0 L0

=41,6−30

30 =0,387

"5 +elativno izdu.enje pojedinih podioka

ε1= ∆l1

l0 =l1−l01

l01 =3,1−33 =0,033

ε2=∆l2

l0=

l2−l02l02

=3,3−3

3 =0,1

ε3=∆ l3

l0=

l3−l03l03

=3,7−3

3 =0,233

ε 4=∆ l4

l0=

l4−l04l04

=

43,9−3

3 =0,3

ε5=∆ l5

l0=

l5−l05l05

=4−33 =0,333

K


11/23

ε6=∆ l6

l0=

l6−l06l06

=4,1−3

3 =0,367

ε7=∆ l7

l0=

l7−l07

l07=

4,3−3

3

=0,433

ε8=∆ l8

l0=

l8−l08l08

=4,7−3

3 =0,567

ε9=∆ l9

l0=

l9−l09l09

=6−33 =1

ε10=

∆ l10

l0 =

l10−l010l010 =

4,5−33 =0,5

d5 (ogaritamska de0orma"ija pojedinih podioka za du.inu

φ l1=lnl1

l01=ln

3,1

3 =0,033

φ l2=lnl2

l02=ln

3,3

3 =0,095

φ l3=lnl3

l03=ln

3,7

3 =0,21

φ l4=lnl4

l04=ln

3,9

3 =0,262

φ l5=lnl5

l05

=ln 4

3=0,288

φ l6=lnl6

l06=ln

4,1

3 =0,0,312

6,


12/23


13/23

φ b6=lnb6

b06=ln

6,7

7 =−0,044

φ b7=lnb7

b07=ln

6,6

7

=−0,059

φ b8=lnb8

b08=ln

6,5

7 =−0,074

φ b9=lnb9

b09=ln

4

7=−0,559

φ b10=lnb10

b010=ln 6,6

7 =−0,059

05 (ogaritamska de0orma"ija pojedinih podioka za de/ljnu

φ s1=lns1

s0=ln

3

3=0

φ s2=lns2

s0=ln

3

3=0

φ s3=lns3

s0=ln

2,9

3 =−0,034

φ s4=lns4

s0=ln

2,9

3 =−0,034

φ s5=lns5

s0

=ln 2,8

3 =−0,069

φ s6=lns6

s0=ln

2,7

3 =−0,105

6-


14/23


15/23

ε LM =0,4295

/5 Maksimalno logaritamska de0orma"ija za du.inu

φ LM =∑i=k

k

φli

k =

0,033+0,095+0,21+0,262+0,288+0,312+0,360+0,449+0,693+0,4059

φ LM =0,3452 "5 Maksimalno logaritamska de0orma"ija za širinu

φbM

=∑i=k

k

φbi

k =

−0 ,014−0,014−0,029−0,029−0,044−0,044−0,059−0,074+0,559−0,059

9

φbM =−0,103

d5 Maksimalno logaritamska de0orma"ija za širinu

φsM =∑i=k

k

φsi

k J

¿0+0−0,034−0,034−0,069−0,105−0,105−0,143−0 ,568−0,182

9

φsM =−0,138

! +ačunska de/ljina epruvete

Srač =So∙eφ s=So∙e−(φl+φb )

+azlika izme)u stvarno izmjerenih veličina i računsko do/ijenih veličinaračuna sekao:

∆ Si=Si−Srač i

S rač 1=So∙eφs1=3∙ e0=3mm

6>


16/23


17/23

∆ S9=S9−Srač 9=1,7−1 ,7=0mm

∆ S10=S10−Srač 10=2,5−2,5=0mm

Kriva tečenja i paremetri plastičnosti

65 Odnos napona na grani"i razvalačenja i jačine materijala:

a5 σ 0,2=53

MPa ; σ M =429

MPa

aσ =σ 0,2

σ M =

53

429=0,124

/5 ontrak"ija presjeka na mjestu prekida:

6E


18/23

ψ = A o− A

A o=1−

A

A o=1−

b pr ∙ S pr

bo∙ So=1−

b7∙ S7

bo∙ So=1−

6,8

21 =67,6

A o=bo ∙ So=7 ∙3=21mm2

A=b pr ∙ S pr=4 ∙1,7=6,8mm2

"5 'ksponent krive de0orma"ionog ojačanja:

n=φ LM =¿ ,%;>D-

d5 oe#"ijent normalne anizotropije:

r=φbM

φsM =−0,103−0,138=0,746

omentar:

?rijednosti do/ivenih parametara 4 aσ ,n ,r 5 ukazuje da ispitivani materijal

posjeduje do/ru plastičnost te se kao takav mo.e uspješno o/ra)ivati skoro svimmetodama tehnologije plastičnosti!

-5

σ M = F M

Ao=

F M

bo ∙ so=

9010

21 =429,05[ MPa] σ 0,2=

F 0,2

Ao=

F 0,2

bo ∙ so=[ MPa]

k = F

A

σ = F

A o=¿ F =σ ∙ Ao

k =σ Ao

A IIe

φ= A o

A φ=ln

A0

A II

k =σ eφ

6


19/23


20/23

k 4=445,3 [ MPa ]

k =k (φ ) k =σ (ε+1 ) k =σ ln (ε+1 ) k =σ eφ

!a εo=0φo=ln ( ε0+1 )=0k 0,2=σ 0,2 ∙eφ0=¿ ;K, [ MPa ]

!a ε1=0,10φ1=ln (ε1+1 )=0,095 k 1=σ 1 ∙ eφ1=¿ >E%;D [ MPa ]

!a ε3=0,15φ2=ln (ε2+1 )=0,140 k 2=σ 2 ∙ eφ2

=¿ D,,%; [ MPa ]

!a ε3=0,20φ3=ln (ε3+1)=0,182 k 3=σ 3∙ eφ3=¿ D6D%G [ MPa]

!a ε4=0,22φ4=ln (ε4+1 )=0,2k 4=σ 4 ∙ eφ4=¿ >>D%G6 [ MPa ]

6K


21/23

>! ako prikazana kriva prekriva malu o/last logaritamske de0orma"ija 4 od , do,%--5 potre/no je datu krivu produ.iti% tj! de#nisati je u ve$em intervalu stepenade0orma"ije! 'kstrapola"iju krive potre/no je izračunati preko poznate analitičke

0unk"ije k =" ∙φn

! onstanta " se odre)uje iz uslova da analitička kriva mora

prolaziti kroz tačku sa koordinatama (φ M , k m) pa iz toga va.i k m=" ∙φmn

iz

toga slijedi:

c= k M φ

mn

= k M φ M

φ LM = 445,81

0,20,2 =615,1 [ MPa]

Iz toga se do/ije o/lik 4matematski model5 stvarnog de0orma"ionog otpora u o/liku jednačine

k =615,1φn

φ , ,%6 ,%- ,%; ,%> ,%D ,%E ,% ,%G ,%K 6

k , ;GG%6

>>D%G6

>G;%>

D6-%6

D;D%>

DDD%;E

D-%D

DGG%-D

E,-%-

E6D%6

-,


22/23


23/23

φ1=φ LM =0,221

φ2=φbM =−0,078

φ3=φsM =−0,226

φ=¿ ,%;G

φ=38

--

Documents

Plastičnost-grafički