L/O/G/O

การทดสอบแรงดดัคานเหลก็(Flexural Test of Steel Beam)

อ.ดร มานพ แกว้โมราเจริญ

1

ภาคเรียนที ่1 ปีการศึกษา 2556คณะวศิวกรรมศาสตร์ สาขาวศิวกรรมโยธา มหาวทิยาลยัเชียงใหม่

Structural Materials and Testing

เสนอ

CE215

2

วตัถุประสงค์

1. เพื่อตรวจหาค่าความเครียดท่ีเกิดจากแรงกระท าแบบ 2 ต าแหน่ง (2-point loading)

2. เพื่อหากรการะจายของความเครียด(strain) และความเคน้(Stress) เน่ืองจากโมเมนตด์ดั

3. เพื่อค านวณหาทิศทางหลกัของความเครียด และความเคน้

คานเหลก็รูปพรรณ

วสัดุตัวอย่าง

เคร่ืองมือ

Text

Text

Text

Text

Text4. ตลบัเมตร

5. ไมโครมิเตอร์

1. เคร่ืองใหแ้รง

2. สายต่อ

3. เคร่ือง Data logger

3

6. กาว

ทฤษฎี

ตอ้งอาศยัสมมติฐานท่ีส าคญัประกอบดว้ย

ระนาบตรงหนา้ตดัคานยงัคงรูประนาบตรง

ภายใตแ้รงดดั คานจะดดัเป็นรูปโคง้ส่วนหน่ึงของวงกลม

ค่า Young’s modulus ส าหรับวสัดุมีค่าเท่ากนัทั้งส่วน tension และcompression

(normal stress and strain)

4

การหาค่าความเค้นและความเครียดตามแนวแกนคาน

5

ทฤษฎี

สมการดดัโคง้

เม่ือพิจารณาท่ีสมการเพิ่มเติมจะเห็นวา่ ความสมัพนัธ์ดงักล่าวไม่ไดข้ึ้นอยูก่บัสภาวะอิลาสติกหรือพลาสติกความเป็นเชิงเส้นหรือไร้เชิงเส้น ของชนิดวสัดุ

สมการความสมัพนัธ์ระหวา่งความเคน้และความเครียด

ทฤษฎี

6

จากสมการ ค่าความเคน้ยงัคงมีการกระจายในลกัษณะเส้นตรง เช่นเดียวกบัความเครียด (ตราบใดท่ีวสัดุยงัคงเป็นชนิดอิลาสติกในช่วงพิกดัยดืหยุน่) ดงัแสดงในรูป

สมการคานหน่วยแรงดดัสมการการดดั

ทฤษฎี

7

8

ทฤษฎี ระยะแอ่นตวัของคานในการค านวณหาระยะแอ่นตวัเน่ืองจากแรงดดั หาไดโ้ดยการแกส้มการ ขา้งตน้โดยสามารถท าไดห้ลายวธีิ ไดแ้ก่ Double integration method หรือ Moment of area method หรือ Conjugate beam method

1.ขดัดว้ยกระดาษทรายวดัขนาดของคานเหลก็และค านวณหาคุณสมบติัต่าง ๆ ของหนา้ตดั

วธีิการทดสอบ

2. ติดสาย Strain gauge

9

3. ติดตั้งเคร่ืองวดัความเครียด (Strain gauge)

10

วธีิการทดสอบ

4. จดัตวัอยา่งคานบนคร่ืองทดสอบ และติดตั้งเคร่ืองวดัระยะแอ่นตวัท่ีก่ึงกลางคาน

5.บนัทึกค่า11

Sectional Dimension

Section

al Moment of Inertia

Radius of

Gyration

Modulus of

Section

H B t1 t2 r Area Ix Iy Ix Iy Zx Zy

mm mm mm mm mm cm2 cm4 cm4 mm mm cm3 cm3

100 50 4 4 4 7.68 118.17 118.17 39 11.7 23.63 4.19

- หนา้ตดัคาน- มิติต่างๆของหนา้ตดั

ผลการทดสอบ

12

1. ข้อมูลคุณสมบตัิคาน

- ระยะช่วงพาด (L) = 45 cm- ระยะ shear span (a) = 15 cm- ต าแหน่ง strain gauges

- Py ท่ีค านวณ = 7562.88 - Ptest = 0.5Py = 3781.44

2. ข้อมูลการทดสอบ1. ข้อมูลคุณสมบตัิคาน

13

ผลการทดสอบ

ตารางบันทกึผลการทดลอง

ล าดบัแรงกระท า ความเครียด

(ไมครอน)P

(kg)

Mmax

(kg-cm)G1 G2 G3 G4

1 300 2250 28 15 18 34

2 600 4500 59 30 37 66

3 900 6750 95 48 57 99

4 1200 9000 124 62 74 125

5 1500 11250 157 78 92 154

6 1800 13500 186 93 110 182

7 2100 15750 215 105 126 207

8 2400 18000 250 220 147 241

9 2700 20250 278 233 163 265

10 3000 22500 310 247 183 295

ผลการทดสอบ

14

ตารางบันทกึผลการทดลอง

ล าดบัระยะ

แอ่นตวั(mm)

ความโคง้ (ค านวณสมการ 2)

= - =- =- =- เฉลีย่1 0.05 560.00 600.00 -720.00 -680.00 -60.00

2 0.10 1180.00 1200.00 -1480.00 -1320.00 -105.00

3 0.13 1900.00 1920.00 -2280.00 -1980.00 -110.00

4 0.15 2480.00 2480.00 -2960.00 -2500.00 -125.00

5 0.21 3140.00 3120.00 -3680.00 -3080.00 -125.00

6 0.25 3720.00 3720.00 -4400.00 -3640.00 -150.00

7 0.28 4300.00 4200.00 -5040.00 -4140.00 -170.00

8 0.31 5000.00 8800.00 -5880.00 -4820.00 775.00

9 0.34 5560.00 9320.00 -6520.00 -5300.00 765.00

10 0.37 6200.00 9880.00 -7320.00 -5900.00 715.00

ผลการทดสอบ

15

ผลการทดสอบ

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

Loa

d (

kg

.)

deflection (mm.)

กราฟความสัมพนัธ์ระหว่างแรงกระท าและระยะแอ่นตัว

16

-8000.00

-6000.00

-4000.00

-2000.00

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

0 5000 10000 15000 20000 25000

ความเครี

ยด

load M (kg-cm)

ความสัมพนัธ์ระหว่างความโค้ง G1 G2 G3 G4 และโมเมนต์ดดั

17

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0

Mm

ax(K

g-c

m)

ความโคง้ท่ีวดัได ้

18

สรุป

19

จากการทดสอบเก่ียวกบัแรงดดัของคานเหลก็ ในการตรวจสอบหาค่าความเครียดท่ีเกิดจากแรงกระท าแบบจุด 2 ต าแหน่ง พบวา่โมเมนตด์ดัท่ีค านวณได ้ 56721.60 kg.mแรงท่ีค านวณได ้( Py ) = 7,562.88 kg.แรงท่ีค านวณได(้Ptest) 3781.44 4 kg.ระยะแอ่นตวัสูงสุด 0.37 mm.E (slope) จากกราฟของระยะแอ่นตวักบัแรงท่ีกระท า 2.74x106 kscค่า E (slope) จากกราฟโมเมนตด์ดักบัความโคง้ 1/s 1.28 x106 ksc

วจิารณ์

20

นายภิญโญ เศรษฐนันท์

นายรังสิมนัต์ุ อิม่มาก

นายวชิรวทิย์ ขวญัเรือน

นางสาวสรารัตน์ ขวญัใจ

นายสิรวุฒิ วงสุยะ

540610061

540610069

540610071

540610091

540610094

ช่ือ - สกุล รหัสนักศึกษา

จัดท าโดย

21

L/O/G/O

Thank You!

22