Báo cáo thực tập sức bền vật liệu cơ khí

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:

0
F
P
tl
tl
=
σ
• Giới hạn chảy:

0

F
P
ch
ch
=
σ
• Giới hạn bền:

0
F
P
b
b
=
σ
Xác định các đặt tính dẻo của kim loại:
• Độ dài tỉ đối:
%100%
0
0
×
−
=
l
ll
δ
• Độ thắt tỉ đối:
%100%
0
10

×
−
=
F
FF
ψ
II. Cơ sở lý thuyết:
Dựa vào đồ thị kéo mẫu thí nghiệm sau:
P P
P
2

P
b

P
ch
P
tl
Trang
l
∆
l∆
1
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 1
Trang
2
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: l

0
=5 – 10d
0
có hình trụ
đường kính d
0
, chiều dài l
0
.
Độ nhám cấp 6 Độ nhám cấp 4
l
0

III. Chuẩn bị thí nghiệm:
Thước kẹp đường kính (d
0
), chiều dài mẫu thí nghiệm (l
0
) và diện tích (F
0
) của mẫu bằng
công thức:
4
0
2
0
d
F
π
=

Kết quả thí nghiệm:
• Bảng số liệu:
Mẫu d
0
(mm) l
0
(mm) F
0
(mm)
Gang 10,06 163 79,49
Thép 10,2 70 81,7
• Tính cấp tải trọng:
P
captai
>
0
F
b
σ
Mẫu d
0
(mm) l
0
(mm) P
tl
(Kg) P
ch
(Kg) P
b
(Kg) d (mm) l (mm)

Gang 10,06 163 1400 10,06 70
Thép 10,02 70 3200 3400 5000 6,67 114
 Kết quả:
• Giới hạn tỉ lệ:
7,81
3200
0
==
F
P
tl
tl
σ
=39,17 (Kg/mm
2
)
• Giới hạn chảy:
7,81
3400
0
==
F
P
ch
ch
σ
=41,62 (Kg/mm
2
)
Trang

3
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 1
• Giới hạn bền:
7,81
5000
0
==
F
P
bl
b
σ
=61,2 (Kg/mm
2
)
 Xác định các đặt tính dẻo của kim loại:
• Độ giản dài tỉ đối:
%86,53%100
7,81
70114
%100%
0
0
=×
−
=×
−
=
F
ll

δ
• Độ thắt tỉ đối:
%7,59%100
7,81
92,327,81
%100%
0
10
=×
−
=×
−
=
F
FF
ψ
• Modul đàn hồi:
86
0
1047,310
)70114(
9867,56
×=×
−
×
=
∆
==
l
l

E
tl
tl
σ
ξ
σ
(N/mm
2
)
………HẾT……….
Trang
4
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:
0
F
P
ch
ch
=
σ
• Vật liệu dòn:
0

F
P
b
b
=
σ
II. Cơ sơ lý thuyết:
Dựa vào đồ thị, kéo mẫu thí nghiệm sau:
P P
P
ch

P
tl


l∆

l∆

III. Mẫu thí nghiệm
Là mẫu trụ tròn có chiều cao h
0
và đường kính d
0
. Để tránh mẫu bị uốn cục bộ khi nén, nên
phải thỏa điều kiện sau:
2
0
0

0
≤≤
d
h
d
− Dùng thước kẹp đo đường kính d
0
, chiều dài l
0
của mẫu thí nghiệm. Các kết quả thí
nghiệm ghi nhận như sau:
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 2
Mẫu d
0
(mm) l
0
(mm) P
tl
(Kg) P
ch
(Kg) P
b
(Kg) d (mm) l (mm)
Gang 12,32 12,4 9400 13,2 12,4
Thép 10,4 16 2500 2800 9400 13,38 10,8
− Diện tích mặt cắt mẫu gang: F
0
==
4
2

0
d
π
119,2 (mm
2
)
− Diện tích mặt cắt mẫu thép: F
0
==
4
2
0
d
π
89,9 (mm
2
)
− Định cấp tải của máy: P
captai
>
b
σ
F
0

IV. Kết quả thí nghiệm:
1. Tính
ch
σ
và

b
σ
của vật liệu dẻo và vật liệu dòn:
• Đối với vật liệu dẻo (thép):
)(56,104
9,89
9400
2
0
mm
F
P
ch
ch
===
σ
• Đối với vật liệu dòn (gang):
)(86,78
2,119
9400
2
0
mm
F
P
b
b
===
σ
2. Hình dạng phá hủy của mẫu:

Mẫu thép sau khi nén Mẫu thử ban đầu Mẫu gang sau khi nén
3. Nhận xét:
a. Đánh giá phẩm chất mẫu:
• Mẫu vật liệu thép: ta có giới hạn chảy
)(56,104
9,89
9400
2
0
mm
F
P
ch
ch
===
σ
 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 – P
tl
): quan hệ giữa P và
l∆
là tuyến tính.
 Giai đoạn chảy (P
tl
– P
ch
): 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
7
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 2
 Giai đoạn bền (P
ch
– P
b
): lực kéo tiếp tục tăng đến P
max
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 – P
b
): 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:
)(86,78
2,119
9400
2
0
mm
F
P
b
b
===
σ
 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

8
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:
n
d
PD
Gn
Gd
PD
4
3
4
3
88
λ
λ
=⇒=

III. Mẫu thí nghiệm: D
D: đường kính trục lò xo. d
d: đường kính dây lò xo.
n: số vòng lò xo.
λ
: chuyển vị lò xo. h
h: bước của lò xo.

α
: gó nghiêng của lò xo.
P: lực nén của lò xo.
IV. Chuẩn bị thí nghiệm:
Dùng thước đo các giá trị: D, d, h
0
, h. ta có:
D (mm) d (mm) n (vòng) h (mm)
58,8 14 10 19,5
Tiến hành đặt mẫu vào đúng vị trí nén đúng tâm.
Kết quả thí nghiệm: với P
0
= 16 Kg
Lần thí nghiệm P (Kg)
λ
lt
(mm)
1 20
1
2 46
2
3 64
3
4 84
4
5 96
5
6 114
6
7 132

7
8 160
8
9 180
9
V. Kết quả thí nghiệm:
− Tính Modul đàn hồi trượt thực tế:
n
d
PD
G
4
3
8
λ
=
Lần thí nghiệm
∆
P (Kg)
∆
λ
lt
(mm) G
i
(Kg/mm
2
)
α
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 3
0,2 26

1 11007
0,3 18
1 7620
0,4 20
1 8467
0,5 12
1 5080
0,6 18
1 7620
0,7 18
1 7620
0,8 28
1 11854
0,9 20
1 8467
0,10
1
Như vậy: G
tn
= 8467 (Kg/mm
2
) > G
lt
= 8.10
3
(Kg/mm
2
)
So sánh tỉ lệ phần trăm:
%100*

lt
tnlt
G
GG −
=
%100*
8000
84678000 −
= 5,84%
 Lò xo có độ cứng tốt.
− Vẽ đồ thị P -
λ
lt
và đồ thị P -
λ
tn

+ Đồ thị P -
λ
lt
:
+ Đồ thị P -
λ
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
λ
(mm)
Đồ thị mối quan hệ giữa P (Kg) và
λ
lt
và
λ
tn
(mm)
Chú giải:
λ
lt
:
λ
tn
:
………HẾT……
Trang
10
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:
x
lt
c
EJ
Pl
y
48
3
=
− Modul đàn hồi dọc:
xc
Jy
Pl
E
48
3
=
− Góc xoay tại A và B
x
lt
A
EJ
Pl
16
3
=
ϕ

III. Mẫu thí nghiệm:
Mẫu thép có tiết diện hình chữ nhật:


d
b
h
IV. Chuẩn bị thí nghiệm:
− Đo kích thước mẫu:
• Rộng: b= 44,2 (mm)
• Cao: h= 10,4 (mm)
• Dài: l= l
AB
= 200 (mm)
2
l
2
l
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 4
Ta có: J
x
=
12
3
bh
=
12
4,102,44
3
×

=4143,25
Tính P
max
của vật liệu để làm giới hạn đàn hồi: P
max
< P
lt

Ta có:
x
x
x
M
ω
σ
max
max
=
;
6
2
bh
x
=
ω
;
4
Pl
M
x

=
[ ]
40
2
3
2
=≤=
σσ
bh
Pl
x
(Kg/mm
2
)
P
[ ]
2003
404,104,442
3
2
22
×
×××
=≤
l
bh
σ
=
− Bảng số liệu: P
0

= 100 Kg;
50=∆P
Kg
i P (Kg) y
D
y
C
lt
c
y
E
tn
(Kg/mm
2
)
1 100 0,90 0,15 0,2 26817,38
2 150 1,36 0,27 0,3 22347,82
3 200 1,96 0,42 0,4 19155,27
4 250 2,35 0,53 0,5 18974,56
5 300 2,80 0,65 0,6 18565,88
6 350 3,30 0,77 0,7 18284,58
7 400 3,80 0,90 0,8 17878,25
8 450 4,40 1,03 0,9 17574,50
9 500 4,95 1,17 1,0 17190,63
10 550 5,50 1,33 1,1 16634,84
11 600 6,55 1,59 1,2 15179,65
Vậy Modul đàn hồi dọc trung bình là:
E
tn
= 19873,03 (Kg/mm

2
)
V. Kết quả thí nghiệm:
Vẽ đồ thị: P- y
c
lt
; P – y
c
tn

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 y
c
(mm)
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 y
c
lt
và y
c

tn
(mm)
Trang
12
Báo cáo sức bền vật liệu cơ khí Bài thí nghiệm số 4
• Đồ thị: - P- y
c
lt
: Gần như tuyến tính.
- P – y
c
tn
: Là đường gấp khúc.
 Khi P tăng thì độ võng y
c
cũng tăng.
• Phẩm chất vật liệu:
E
tb

≈
19873,03 (Kg/mm
2
)
 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
13