Kasutatud vahendid: Mehaaniline universaalkatsemasin Zwick/Roell 250 SN suurima jõuga 250 kN (tõmme) Hüdrauliline universaalkatsemasin EU 100 suurima jõuga 1000 kN (survekatse) 1. Tõmbekatse terasega Katsekeha andmed: Algpikkus l0 = 100,4 mm Lõplik pikkus l = 127,57 mm Algläbimõõt d0 = 19,96 mm Lõplik läbimõõt d= 11,54 mm Algristlõike pindala A0 = 312,9 mm2 Ristlõike pindala purunemise järel A = 104,6 mm2 Joonis 1. Terase tõmbediagramm Arvutused: Katkevenivus = (u/l0) * 100% , kus u pikkuse muut, mis on mõõdetud purunemise järel l0 algpikkus = (27,17 / 100,4) *100 = 27.1 % Katkeahenemine = (A0-Au)/A0 *100% , kus A0 - algristlõikepindala Au ristlõike pindala purunemise järel = (312,9-104,6)/312,9 *100 = 66.6 % 2 Joonis 2. Terase moone ja pingete vaheline seos
Al-sulami normaalelastsusmoodul on 70 GPa, terasel 210 GPa. Kumb materjal on elastsem? Vali üks: 1. Al-sulam 2. teras Tagasiside Õige vastus on: Al-sulam Küsimus 3 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst ... on materjali võime purunemata taluda koormust. Vastus: tugevus Tagasiside Õige vastus on: tugevus Küsimus 4 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Millise materjali tõmbediagramm on pildil? Vali üks: 1. plastse 2. hapra Tagasiside Õige vastus on: plastse Küsimus 5 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on tugevuse ühik? Vali üks või enam: 1. J 2. N/mm2 3. MPa Tagasiside Õige vastus on: MPa, N/mm2 Küsimus 6 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Valatavus, deformeeritavus, lõiketöödeldavus, keevitatavus, termotöödeldavus on materjalide:
1.4.1 Materjali tugevus ja jäikus Materjali omadustest sõltuvad detaili tugevus ja jäikus Tugevus = detaili võime purunemata Jäikus = detaili võime vastu panna (plastselt deformeerumata) taluda koormusi deformatsioonidele (kuju muutustele) Materjalide tugevus- ja jäikusparameetrid on määratud katseliselt (teimimisega): · tõmbeteimiga saadakse tõmbediagramm; · väändeteimiga saadakse väändediagramm; · kasutatakse ka muid teime (surveteim, paindeteim, väsimusteim, jne.). 1.4.2. Hooke'i seadus ja algmõõtmete printsiip Robert Hooke (1635-1703) uuris erinevate materjalide ja detailide elastseid omadusi nii tõmbel, paindel kui ka väändel. Selgus, et traadi pikenemine l on materjali elastse käitumise piirides (Joon. 1.8):
TALLINNA TEHNIKA KÕRGKOOL TALLINN COLLEGE OF ENGINEERING Tõmbekatsed Tehnomaterjalide laborotoorsed tööd Õppeaines: Tehnomaterjalid Mehaanikateaduskond Õpperühm: TI-11a Üliõpilane: Andreas Sapas Tallinn 2010 Aruanne 1. Tööülesanne Tutvuda plastse ja hapra materjali käitumisega tõmbel ja määrata olulisimad tugevuskarakteristikud. 2. Tõmbediagramm ja katsetulemuste tabel Materj Mõõt Jõud, N al med, mm 1 Teras 30 40,90 5,60 3,06 7250 5750 - 9500 2 Messing 31,20 39,50 5,12 4,00 - - 8000 10750 3 Tööstusteras 31 35,20 4,02 3,73 - - 13000 14400 3. Materjal nr 1(teras) Materjal nr 2(Messing) Materjal nr 3(Tööriistateras) 4
P1 Ettevalmistav küsimustik 1. Mis on deformatsioon? Materjali kuju ja mõõtmete muutus välisjõudude toimel. Deformatsioon koosneb kahest osast, elastsest ja plastsest deformatsioonist. Elastne deformatsioon eelneb alati plastsele 2. Mis on elastus? Materjali võime staatiliste jõudude toimel purunemata oluliselt deformeeruda ja pärast jõudude eemaldamist võtta tagasi esialgne kuju. 3. Mis on plastsus? Materjali võime staatiliste jõudude toimel purunemata oluliselt deformeeruda ja pärast jõudude eemaldamist kujumuutused säilitada. 4. Mis on tugevus? Materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile. 5. Millised väited on õiged katkeahenemise Z kohta? Katkeahenemine on algristlõikepindala ja purunemiskoha ahenenud osa pindala suhe protsentides 6. Millised väited on õiged katkevenivuse kohta? Katkevenivus on katsekeha suhteline jäävpikenemine protsentides peale purunemist võrrelduna algpikkusega. ...
t. lihtsustada, et hõlbustada arvutusi). 1.8. Mis on materjali tugevus? Tugevus = detaili võime purunemata (plastselt deformeerumata) taluda koormusi 1.9. Mis on materjali jäikus? Jäikus = detaili võime vastu panna deformatsioonidele (kuju muutustele) 1.10. Kuidas määratakse materjalide tugevus ja jäikusparameetrid? Materjalide tugevus ja jäikusparameetrid on määratud katseliselt (teimimisega): · tõmbeteimiga saadakse tõmbediagramm; · väändeteimiga saadakse väändediagramm; · kasutatakse ka muid teime (surveteim, paindeteim, väsimusteim, jne.). 1.11. Milles seisneb Hooke 'i seadus? Robert Hooke (16351703) uuris erinevate materjalide ja detailide elastseid omadusi nii tõmbel, paindel kui ka väändel. Selgus, et traadi pikenemine l on materjali elastse käitumise piirides
1.15. Mis on materjali jäikus? detaili võime vastu panna deformatsioonidele 2.14. Milleks vajatakse lõikemeetodit? sisejõu väärtuse saab leida selle osa (kuju muutustele) tasakaalutingimus(t)est. 1.16. Kuidas määratakse materjalide tugevus ja jäikusparameetrid? = katseliselt 2.15. Selgitage lõikemeetodi ideed! Eeldus = tasakaalus kehast mõtteliselt *tõmbeteimiga saadakse tõmbediagramm; väändeteimiga saadakse eraldatud osa on ka tasakaalus; Järeldus = sisejõu väärtuse saab leida selle osa väändediagramm; tasakaalutingimus(t)est 1.17. Milles seisneb Hooke'i seadus? Traadi pikenemine l on materjali elastse 2.16. Mis on sisejõu epüür? Sisejõu graafik piki varda telge käitumise piirides: · võrdeline selleks vajaliku tõmbejõuga F ning algpikkusega 2.17
väikesed (l << l), siis tugevusanalüüsil jäetakse need deformatsioonid arvestamata ehk deformeerunud keha mõõtmed asendatakse algmõõtmetega 20. Mis on materjali piirseisund? Materjali piirseisund - materjali seisund koormuse mõjudes, mil koormuse edasine suurenemine põhjustab materjali töövõime kadumise (ja konstruktsiooni avarii) 21. Mis juhtub detailiga selle materjali piirseisundi saabudes? Edasisel suurenemisel detaili töövõime kaob (läheb katki) 22. Mis on materjali tõmbediagramm? Tõmbediagramm (= pinge - deformatsiooni tunnusjoon) = (standardsest) tõmbekatsest saadud taandatud koormuse ja suhtelise deformatsiooni graafik. 23. Milleks vajatakse materjali tõmbediagrammi? Et määrata tema tugevus ja samas ka sobivus kasutamiseks. 24. Mis on materjali proportsionaalsuspiir? Proportsionaalsuspiir, suurim pinge (punktis A), mille korral kehtib veel Hooke'i seadus. 25. Mis on materjali elastssuspiir?
Mis on kalestumine? Kalestumine- materjali proportsionaalsuspiiri tõusu ja plastsuse vähenemist korduval voolavuspinget ületaval koormamisel. 14. Milleks on vaja tõmbeteime ja tõmbediagramme?Tõmbeteimi korral uuritakse proovimaterialist valmistatud varda ehk proovikeha võimet vastu pidada tõmbele. Teimi järgi tehakse tõmbediagramm, millel kajastub varda vastupanu tõmbele alates elastsest deformatsioonist kuni varda purunemiseni.Tehtud katsetega saadud tulemustega saab arvutada konstruktsioonide tugevust ja jäikust. 15. Perioodiliselt muutuvat pinget iseloomustavad näitajad.Koormusetsüklit iseloomustavad järgmised parameetrid: väärtuselt suurim pinge, väärtuselt vähim pinge, keskmine pinge, amplituudpinge, asümmeetriategur. 16. Mis on materjali väsimus
Lubatav pinge on piirpinge, mida on vähendatud nominaal varutegur Sn korda. Deformatsioonienergia- deformeerumisel koguneb hulk energiat, koormuse eemaldamisel see energia vabaneb. Mida suurem on konstruktiivne deformeeruvus, seda suuremat enertiat saab ta varuda enne purunemist, nt kasutades löögi energiat(autode põrkerauad) ). Tõmbediagramm (= pinge - deformatsiooni tunnusjoon) = (standardsest) tõmbekatsest saadud taandatud koormuse ja suhtelise deformatsiooni graafik. Ristlõike geomeetrilised karakteristikud A pindala m2 Sx, Sy staatiline moment m3 (raskuskese) Ix, Iy telginertsmoment m4 (paine) Ixy tsentrifugaalinertsmoment m4 (peatelgede asend) Ip polaarinertsimoment m4 (vääne) Imax, Imin (Iu, Iv) peainertsimomendid Wx, Wy vastupanumoment m3 Aktiivsed jõud koormised (välisjõud).
Küsimus 14 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Arvuta vardas tekkiv pinge, kui varda otsa on pandud 808,7 kilogrammine keha ning varda ristõike pindala on 10,4 mm² ja g= 9,8 m/s² Vastus anda kümnendiku täpsusega 762,0 Answer: Küsimus 15 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis toimub vardaga, kui vardas olevaks pingeks võtta eelmises ülesandes arvutatud pinge ning varda tõmbediagramm on järgmine Vali üks: a. Varras puruneb b. Vardas ei toimu purunemist ega deformatsioone c. Varras deformeerub plastselt, kuid ei purune d. Varras deformeerub elastselt
Küsimus 20 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Arvuta vardas tekkiv pinge, kui varda otsa on pandud 808,7 kilogrammine keha ning varda ristõike pindala on 10,4 mm² ja g= 9,8 m/s² Vastus anda kümnendiku täpsusega 762,0 Vastus: Küsimus 21 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis toimub vardaga, kui vardas olevaks pingeks võtta eelmises ülesandes arvutatud pinge ning varda tõmbediagramm on järgmine Vali üks või enam: 1. Vardas ei toimu purunemist ega deformatsioone 2. Varras deformeerub plastselt, kuid ei purune 3. Varras puruneb 4. Varras deformeerub elastselt
1.19. Milles seisneb algmõõtmete printsiip? 2.17. Sõnastage pikijõu N märgireegel! 1.20. Mis on materjali piirseisund? 2.18. Milline on detailide tõmbe ja surve praktiline 1.21. Mis juhtub detailiga selle materjali erinevus tugevusanalüüsis? piirseisundi saabudes? 2.19. Kuidas avaldub pikijõu N epüüril iga 1.22. Mis on materjali tõmbediagramm? üksikkoormus? 1.23. Milleks vajatakse materjali 2.20. Kuidas avaldub pikijõu N epüüril iga tõmbediagrammi? konstantne joonkoormus? 1.24. Mis on materjali proportsionaalsuspiir? 2.21. Kuidas on seotud joonkoormuse ja sellele 1.25. Mis on materjali elastssuspiir? vastava sisejõu funktsioonid? 1.26
Liugehõõre on kehade suhtelise Teim on teatud standardtingimustes tehtavat katset mingi karakteristiku määramiseks. liikumise takistus, mis mõjub puutuja sihis kehade puutekohtades. Tõmbeteimi korral uuritakse proovimaterialist valmistatud varda ehk proovikeha võimet Amontos-Coulumbi seaduse järgi Fhmax <= Fn, kus Fh on hõõrdejõud ja Fn normaaljõud vastu pidada tõmbele. Teimi järgi tehakse tõmbediagramm, millel kajastub varda kehade kokkupuute pinnal ning on hõõrdetegur. Keha on tasakaalus, kui F<=F h. vastupanu tõmbele alates elastsest deformatsioonist kuni varda purunemiseni. Tehtud katsetega saadud tulemustega saab arvutada konstruktsioonide tugevust ja jäikust. Millest oleneb liugehõõrdeteguri väärtus?
(moodustub „kael“). Edasiselt väheneb proovikehale mõjuv koormus ning seega ka tinglik pinge, kuni punktis V toimub purunemine. 30. Milleks on vaja tõmbeteime ja tõmbediagramme? Teim on teatud standardtingimustes tehtavat katset mingi karakteristiku määramiseks. Tõmbeteimi korral uuritakse proovimaterialist valmistatud varda ehk proovikeha võimet vastu pidada tõmbele. Teimi järgi tehakse tõmbediagramm, millel kajastub varda vastupanu tõmbele alates elastsest deformatsioonist kuni varda purunemiseni. Tehtud katsetega saadud tulemustega saab arvutada konstruktsioonide tugevust ja jäikust. 31. Paindepinge. Tugevustingimus paindel. 32. Normaalpinge arvutus puhtpaindel. Kui varda ristlõigetes mõjub ainult paindemoment (survejõud Fs* )a mp, siis on tegemist puhtpaindega. (Tavaliselt lisandub paindemomendile veel põikjõud FQ) 33. Normaal- ja nihkepinge koosmõju
omaduste te kohta hangitakse katseliselt, tõmbeteimidelt, mille puhul uuritavast Lõõmutamine on tavaliselt esmane termotöötlusviis, mille eesmärgiks on kas materjalist varrasproovikeha koormatakse purunemiseni registreerides koguaeg seost kõrvaldada kuumtöötluse eelmiste operatsioonide (valamise, sepistamise jne) defekte koormuse ja pikenemise vahel. Tõmbeteimi tulemused esitatakse tavaliselt tõmbediagrammina. Tõmbediagramm- tõmbekatsest saadud taandatud koormus ja suhtelise deformatsiooni graafik Telg- ja polaarinertsimoment on alati positiivsed. Dimensiooniks on 15. Perioodiliselt muutuvat pinget iseloomustavad näitajad. pikkuseühik neljandas astmes, tavaliselt cm4. Koormusetsüklit iseloomustavad järgmised parameetrid: väärtuselt suurim pinge,
(meh. Tugevus kasvab). A-pindala F1 < F2 < F3 l1 < l2 < l3 14. Milleks on vaja tõmbeteime ja tõmbediagramme? Konstruktsioonide tugevus- ja jäikusarvutuseks vajalikud andmed materjalide omaduste te kohta hangitakse katseliselt, tõmbeteimidelt, mille puhul uuritavast materjalist varrasproovikeha koormatakse purunemiseni registreerides koguaeg seost koormuse ja pikenemise vahel. Tõmbeteimi tulemused esitatakse tavaliselt tõmbediagrammina. Tõmbediagramm- tõmbekatsest saadud taandatud koormus ja suhtelise deformatsiooni graafik 15. Perioodiliselt muutuvat pinget iseloomustavad näitajad. (joonis natuke vildakas(peavad olema sarnased võnked) a(amplituudpinge a=0,5(max-min) keskmine pinge m=0,5(max+min) R = min assümeetriategur: max On pinget, mis aja jooksul mingisugust keha perioodiliselt mõjutab või pingega mõjutab. Pinge
Materjali karakteristik kestustugevuse piir – pinge, mille juures materjal mingil temperatuuril ei purune enne etteantud tähtaega. Kestustugevuse nähtus sunnib registreerima kõrgel temperatuuril töötava seadme tööaega. Koormamiskiiruse mõju: Deformeerumiskiiruse suurenedes sama materjali käitumine muutub. Elastset deformeerumist väljenduva sirgjoone kulg jääb samaks, kuid plastse deformatsiooni arenemine pidurdub ja platse materjali tõmbediagramm hakkab lähenema hapra materjali omale. Tõusevad nii voolepiir kui ka tugevuspiir koos samaaegse katkevenivuse vähenemisega. Vahelduvkoormuse mõju: Sageli mõjuvad konstruktsioonielementidele (masina – ja sõidukidetailidele) sellised koormused, mis tekitavad ajas muutuvaid vahelduvpingeid, millega kaasnevad vastavad vahelduvmoonded. Pinge paljukordsel vaheldumisel võib element hapralt puruneda tugevuspiirist märksa madalama pinge juures.
kus k on deformeeritud keha jäikus ja x on keha lineaarmõõtme muut (võrreldes tasakaaluasendiga). Hooke'i seaduse kohaselt on elastsusjõud võrdeline keha pikkuse muutusega (pikenemisega): Fe = -kl kus k on deformeeritud keha jäikus ja l on keha lineaarmõõtme muut (võrreldes tasakaaluasendiga). Miinusmärk Hooke'i seaduses kirjeldab asjaolu, et elastsusjõud on vastassuunaline deformeeriva jõuga. 28. Eri liiki deformatsioonid 29. Tõmbediagramm mis on, mida näitab? Teim on teatud standardtingimustes tehtavat katset mingi karakteristiku määramiseks. Tõmbeteimi korral uuritakse proovimaterialist valmistatud varda ehk proovikeha võimet vastu pidada tõmbele. Teimi järgi tehakse tõmbediagramm, millel kajastub varda vastupanu tõmbele alates elastsest deformatsioonist kuni varda purunemiseni. Tehtud katsetega saadud tulemustega saab arvutada konstruktsioonide tugevust ja jäikust. 30
purustavaid ja mittepurustavaid katseid. 2.2. Materjalide eksperimentaalne katsetamine 2.2.1. Purustavad katsed Tõmbeteim Tõmbeteimil kasutatakse standartiseeritud varraskatsekehi (Sele 2.1). Katsekeha kinnitatakse katsemasinal (Sele 2.2) ja sujuvalt koormatakse tõmbejõuga. Mõõdetakse ja registreeritakse koormuste väärtused ja neile vastavad katsekeha deformatsioonid. Saadud tulemuste alusel ehitatakse tõmbediagramm (Sele 2.3). Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest: a) tugevuspiir Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline pinge Fm Rm , A0 kus Fm – maksimaaljõud, A0 – teimiku algristlõikepindala. 10 b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) – Sele 2.3, a:
annaabi.ee 
