Báo cáo thí nghiệm sức bền vật liệu

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 1
MỤC LỤC


1 MỤC LỤC
3
4 BÀI 1 KÉO THÉP
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm: 4
2. Mục đích thí nghiệm: 4
3. Thiết bị thí nghiệm: 4
4. Trình tự thí nghiệm: 6
5.Tính toán kết quả thí nghiệm: 10
6. Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm: 15
17 Bài 2 XÁC ĐỊNH MODUM ĐÀN HỒI E CỦA THÉP
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCXD 197 – 2002 17
2. Mục đích thí nghiệm: 17
3. Thiết bị thí nghiệm: 17
4. Trình tự thí nghiệm: 19
5. Tính toán kết quả thí nghiệm: 22
6. Nhận xét đánh giá kết quả thí nghiệm: 27
- Lấy 5 điểm trong miền đàn hồi, dựa vào biểu đồ cho ta biết được ứng suất tại 2 điểm bất kỳ trong miền đàn
27 hồi và biến dạng tương đối của mẫu thép tại 2 điểm đó. Ta thấy biến dạng tương đối tăng lên qua các lần gia tải.
28 Bài 3 XÁC ĐỊNH MODUM BIẾN DẠNG TRƯỢT G CỦA THÉP
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 3119:1993. 28
2. Mục đích thí nghiệm: 28
3. Thiết bị thí nghiệm: 28
4. Trình tự thí nghiệm: 29
5. Tính toán kết quả thí nghiệm: 31

6. Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm: 32
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 2
- Với một mẫu được cho sau quá trình tiến hành thí nghiệm. Dựa vào biểu đồ momen xoắn ta biết được momen
xoắn và góc xoắn tỉ lệ thuận với nhau. Khi góc xoắn tăng lên thì momen xoắn cũng tăng lên. 32
33 Bài 4 XOẮN THANH TRÒN
1. Mục đích thí nghiệm: 33
2. Thiết bị thí nghiệm: 33
3. Trình tự thí nghiệm: 34
4. Tính toán kết quả thí nghiệm: 35
5. Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm: 38
1. Mục đích thí nghiệm: 39
2. Thiết bị thí nghiệm: 39
4. Tính toán kết quả thí nghiệm: 42
5. Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm: 44
45



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 3
Các bài thí nghiệm gồm:

Bài 1: Vật liệu kim loại – Kéo thép.
Bài 2: Vật liệu kim loại – Xác định Modum đàn hồi E của thép.
Bài 3: Vật liệu kim loại – Xác định Modum biến dạng trượt G của thép.

Bài 4: Vật liệu kim loại – Xoắn thanh tròn.
Bài 5: Vật liệu kim loại – Xác định lực tới hạn.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 4
BÀI 1
KÉO THÉP
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm:
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử kéo vật liệu kim loại và xác định các đặc
tính cơ học ở nhiệt độ thường ( 10
0
– 35
0
).
2. Mục đích thí nghiệm:
- Xác định giới hạn chảy 

, giới hạn bền 

của thép.
- Xác định độ dãn dài tương đối của  thép.
3. Thiết bị thí nghiệm:

Máy nén thủy lực vạn năng ( WAW-1000E)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 5

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 6
4. Trình tự thí nghiệm:
Bước 1: Xác định đường kính gân dọc d
gd
, đường kính gân xiên d
gx
, đường kính lõi d
l
,
bước gân.

Bước 2: Xác định chiều dài mẫu thép, cân trọng lượng mẫu thép (dùng để xác
định đường kính d
tđ
khi tính toán).
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 7












Bước 3: Khắc vạch lên mẫu thử với khoảng cách là 5 lần đường kính danh
nghĩa.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 8
Bước 4: Theo dõi quá trính tăng tải và biến dạng của mẫu, ghi lại các số liệu hiển thị
trên thiết bị thí nghiệm theo từng giai đoạn gia tải cho đến khi mẫu bị đứt.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 9
Bảng xác định đường kính danh nghĩa thép vằn
(TCVN 1651-2008)

Đường kính thanh
danh nghĩa
d (mm)
Diện tích mặt cắt
ngang danh nghĩa
A
S
(mm
2
)
Khối lượng 1m dài
Yêu cầu (kg/m)
Sai lệch
6
28,3
0,222
8
8
50,3
0,395
8
10
78,5
0,617
6
12
113
0,888
6
14

154
1,21
5
16
201
1,58
5
18
254,5
2,0
5
20
314
2,47
5
22
380,1
2,98
5


Bảng số liệu kết quả thí nghiệm kéo thép:
STT
Đường kính (mm)
Trọng
lượng
(g)
Chiều
dài
(mm)

Lực
kéo
chảy
(kN)
Lực
kéo
đứt
(kN)
Độ dãn
(mm)
Danh
định
Lõi
Gân
dọc
Gân
xiên
Mẫu 1
12
11,2
12,8
12,5
422,2
502
42,5
63,4
67
Mẫu 2
12
11,2

12,6
12,6
419,9
498
43,2
63,9
80
Mẫu 3
12
11,1
12,5
12,5
419,6
500
43,8
63,2
73






BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 10

5.Tính toán kết quả thí nghiệm:
A. Xác định giới hạn chảy và giới hạn bền

Bảng tính toán giới hạn chảy và giới hạn bền của thép.

Trong đó:
.V=M .




.L=M d
tđ
=



.1000 (mm)
M: là trọng lượng mẫu thép.
: là trọng lượng riêng của thép = 7850(



).
L(m): là chiều dài mẫu thép.
A=




(mm
2
).

STT
d
tđ
(mm)
A
(mm
2
)
Lực
kéo
chảy
(kN)
Giới hạn
chảy 
c

(daN/cm
2
)
Lực kéo
đứt (kN)
Giới hạn
bền 
b

(daN/cm
2
)

c

Trung
bình

b

Trung
bình
Mẫu
1
11,68
107,09
42,5
396,86
63,4
592,03
402,85
592,61
Mẫu
2
11,69
107,46
43,2
402,01
63,9

594,64
Mẫu
3
11,67
106,91
43,8
409,69
63,2
591,15
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 11



c
=


(



).

b
=



(



).



=










.



=











.
1KN = 100daN.
1mm
2
= 1x10
-2
cm
2
.



B. Xác định độ dãn dài tương đối
 =






.100(%);

=









L
0
= 5d ( d: đường kính danh nghĩa của mẫu thép).
L
1
: Độ dãn đo từ thí nghiệm.
Đánh giá mác thép dựa vào các chỉ tiêu sau đây:
Mác thép
Giới hạn chảy
(N/mm
2
)
Giới hạn bền
(N/mm
2
)
Độ giãn dài
(%)
CI
Min 240
Min 380
25
CII
Min 300
Min 500

19
CIII
Min 400
Min 600
14


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 12
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM KÉO THÉP
Sinh viên thực tập : TỐNG PHƯỚC HUẾ
Lớp : DH12XD02.
Nhóm : Sáng thứ 2 (11/08/2014).
Tiêu chuẩn thí nghiệm : TCVN 197 – 02.
Tiêu chuẩn đánh giá : TCVN 1561 – 85.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THỬ KÉO THÉP.
STT
Đường kính (mm)
Trọng
lượng
(g)
Chiều
dài
(mm)
Lực
kéo
chảy
(kN)

Lực
kéo
đứt
(kN)
Độ dãn
(mm)
Danh
định
Lõi
Gân
dọc
Gân
xiên
Mẫu 1

11,2
12,8
12,5
422,2
502
42,5
63,4
67
Mẫu 2

11,2
12,6
12,6
419,9
498

43,2
63,9
80
Mẫu 3

11,1
12,5
12,5
419,6
500
43,8
63,2
73

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM GIỚI HẠN CHẢY VÀ GIỚI HẠN BỀN



STT
d
tđ
(mm)
A
(mm
2
)
Giới hạn
chảy 
c

(daN/cm
2
)
Giới hạn
bền 
b

(daN/cm
2
)
Độ
dãn
dài
(%)

c

Trung
bình

b

Trung
bình

Trung
bình
(%)
Mác
thép

Mẫu
1
11,68
107,09
42,5
396,86
13
402,85
592,61
14,5
CIII
Mẫu
2
11,69
107,46
43,2
402,01
16
Mẫu
3
11,67
106,91
43,8
409,69
14,6
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 13

MẪU 1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 14

M ẪU 2

114.0
168.1
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 15



MẪU 3
6. Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm:

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 16
- Sau khi kẹp mẫu, bắt đầu tang lực, dựa vào biểu đồ ta thấy trong giai đoạn tải trọng từ
7KN – 43KN, lực tăng và biến dạng cũng tăng theo, đồ thị có dạng đường thẳng, giai đoạn
này gọi là giai đoạn đàn hồi.
- Sau đó tiếp tục gia tải nhưng đồng hồ tải trọng tăng không đáng kể trong khi đồng hồ đo

biến dạng tang nhanh. Đồ thị có dạng đường cong gần như nằm ngang, giai đoạn này là
giai đoạn chảy,tải trọng lớn nhất 64KN.
- Tiếp tục gia tải đồng hồ tải trọng và đồng hồ biến dạng cũng tăng, đồ thị có dạng đường
cong, giai đoạn này gọi là giai đoạn bền, tại thời điểm này mẫu sắt bắt đầu xuất hiện eo
thắt.
- Tiếp tục gia tải nữa thấy đồng hồ đo biến dạng tăng nhưng đồng hồ tải trọng dao động và
sau đó có tiếng nổ và mẫu bị đứt tại vi trí eo thắt.
- Lấy mẫu ra và kiểm tra thấy đường kính tại eo thắt giảm đi so với ban đầu khi chưa gia
tải, chiều dài mẫu cũng tăng lên.Như vậy thép là vật liệu dẻo, các kết quả thu được sau khi
thí nghiệm phù hợp với ly thuyết.
- Kết luận: Thép là vật liệu dẻo chịu kéo tốt. Mác thép của mẫu: CIII











BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 17
Bài 2
XÁC ĐỊNH MODUM ĐÀN HỒI E CỦA THÉP
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCXD 197 – 2002
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử kéo vật liệu kim loại và xác định các đặc

tính cơ học ở nhiệt độ thường (10
0
– 35
0
).
2. Mục đích thí nghiệm:
Xác định modum đàn hồi E của thép.
3. Thiết bị thí nghiệm:












Máy nén thủy lực vạn năng ( WAW-1000E)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 18

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 19

4. Trình tự thí nghiệm:
Bước 1: Xác định đường kính gân dọc d
gd
, đường kính gân xiên d
gx
, đường kính lõi d
l
,
bước gân.

Bước 2: Xác định chiều dài mẫu thép, cân trọng lượng mẫu thép (dùng để xác
định đường kính d
tđ
khi tính toán).
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 20

Bước 3: Khắc vạch lên mẫu thử với khoảng cách là 5 lần đường kính danh
nghĩa (12x5= 60mm).
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 21
Bước 4: Theo dõi quá trính tang tải và biến dạng của mẫu, ghi lại các số liệu hiển thị
trên thiết bị thí nghiệm theo từng giai đoạn gia tải cho đến khi mẫu bị đứt.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 22
5. Tính toán kết quả thí nghiệm:
Modum đàn hồi được xác định theo quan hệ ứng suất và biến dạng theo quy luật tuyến
tính (đàn hồi):


Trong đó:

1,

2
: Ứng suất tại hai điểm bất kỳ trong miền đàn hồi của mẫu.

1

2
: Biến dạng tương đối ứng với hai thời điểm ứng suất trên.
Lần lượt lấy các điểm trong miền đàn hồi (tối thiểu 5 điểm,với 4 lần gia tải)

 


;  













E =
𝜎

𝜎

𝜀

𝜀


𝜎
𝜀

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 23
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
XÁC ĐỊNH MODUM ĐÀN HỒI E CỦA THÉP
Sinh viên thực tập : TỐNG PHƯỚC HUẾ
Lớp : DH12XD02.
Nhóm : Sáng thứ 2 (11/08/2014).
Tiêu chuẩn thí nghiệm : TCVN 197 – 02.
Tiêu chuẩn đánh giá : TCVN 1561 – 85.

STT
d
tđ
(mm)
A
(mm
2
)

1

(Mpa)

2

(Mpa)


1



2


E
(Mpa)
E
Trung
bình
(Mpa)
Gia tải lần
1
11,68
107,09
0,195
0,261
0,89
0,92
2,2
4,03
Gia tải lần
2
11,69
107,46
0,261
0,195
0,92

0,94
3,3
Gia tải lần
3
11,67
107,91
0,195
0,129
0,94
0,95
6,6
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 24





MẪU 1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU GVHD: LÊ THANH CƯỜNG

Sinh viên thực hành: TỐNG PHƯỚC HUẾ
MSSV: 1251020066 Page 25

MẪU 2