مقاله آزمایشگاه مقاومت مصالح

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله آزمایشگاه مقاومت مصالح دارای ۱۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله آزمایشگاه مقاومت مصالح  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله آزمایشگاه مقاومت مصالح،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله آزمایشگاه مقاومت مصالح :

آزمایشگاه مقاومت مصالح

هدف از آزمایشگاه مقاومت مصالح :
کلیه قطعاتی که در ماشینها و دستگاههای صنعتی بکار برده می شود دارای مقاومت و سختی های مربوط به خود هستند که مهندسین بعد از طرح ریزی یک ماشین یا دستگاه صنعتی و کلیه محاسبات مربوط به نیروهای وارد بر هر قطعه از این دستگاهها می بایست که قطعات فوق را با قطعه ای با جنس همان از نظر سختی و مقاومتشان مورد آزمایش قرار می دهند تا متوجه شوند آیا قطعه مزبور تحمل نیروها و یا تنش های وارد بر خود را دارد یا نه؟ این سختی ها توسط ماشین ها و دستگاههای مختلف انجام می شود .

مقاومت مصالح چیست ؟
وقتی جسمی تحت تاثیر نیروی خارجی قرار می گیرد بر حسب مقدار و نحوه تاثیر نیرو از خود مقاومتهای مختلفی نشان می دهد . علمی که نحوه اثر نیرو به اجسام و عکس العمل را که آنها از خود نشان می دهد را بررسی می کند را مقاومت مصالح می گویند .
مقاومت مصالح از روابط و نسبت بین نیروهای خارجی و قوای داخلی اجسام ( قوای به هم چسبندگی) ذرات جسم بحث می کند . این روابط به جنس جسم و ابعاد جسم و نحوه وارد آمدن نیرو بستگی دارد .

اصطلاحات رایج در مقاومت مصالح :
استحکام : استحکام یا مقاومت عبارت است از حداکثر ایستادگی قوای داخلی جسم در مقابل نیروهای خارجی .
تلاش : مقاومتی که مولکول های جسم در مقابل نیروهای خارجی برای جلوگیری از تغییر فرم نشان می دهند تلاش نام دارد .
تنش : برای سنجش استحکام جسم معمولا نیرویی که بر واحد مسطح اثر می کند به حساب آورده و آن را تنش گویند .

آزمایش کشش
هدف : بوسیله آزمایش کشش فلزات و رسم دیاگرام تنش و تغییر طول نسبی ( نسبت تغییر طول به طول اولیه ) می توان اطلاعات لازم را درباره چگونگی تاثیر نیرو به ذرات جسم و عکس العمل را که جسم با افزایش نیرو از خود نشان می دهد بدست آورد .

نحوه آزمایش :
چنین خواهد بود که نمونه ای از جسم به طول و سطح مقطع معین تهیه و آن را بین دو گیره دستگاه آزمایش کشش بسته و ابتدا جسم را تحت تاثیر نیروی کمی قرار داده و ازدیاد طول ناشی از اعمال این نیرو را اندازه می گیریم . عمل فوق را با نیروهای بیشتر تا بدان جا ادامه می دهیم که منجر به پاره شدن نمونه مورد آزمایش قرار گیرد . حال اگر مشخصات بدست آمده را در روی محور مختصاتی که محور عمودی آن نمودار تنش و محور افقی آن درصد افزایش طول نسبی را نشان می دهد منتقل کرده و آن ها را به هم وصل می کنیم . دیاگرام شبیه دیاگرام زیر بدست می
آید که در آن حدود نشان داده شده در دیاگرام قابل تشخیص است . E= L_L/L

P : حد تناسب = حدی است که زیر آن تغغییرات
تنش با تغییرات افزایش طول نسبی متناسب است و
چون این نقطه نزدیک به نقطه E قرار داد معمولا مشخصات نقطه E را به جای آن در نظر می گیرند .

E : حد الاستیسیته = حدی است که زیر آن اگر نیرو حذف شود جسم به حالت اولیه خود برمی گردد . تنش در این حد را تنش الاستیک گفته و با E نشان می دهند .
S : حد روانی = حدی است که با حذف نیرو جسم کاملا به حالت اولیه برنمی گردد و یک تغییر طول دائمی جزئی در آن بوجود می آید . کمی بالاتر از این حد جسم به حالت روانی خود رسیده یعنی لایه های کریستالی از محل خود شروع به حرکت کرده و با ثابت ماندن تنش اضافه طولی در جسم مشاهده می شود که از آن به بعد برای ادامه آزمایش نیاز به افزایش تنش داریم . یعنی در پایان این حد ذرات داخلی جسم حداکثر تلاش خود را برای جلوگیری از تغییرات طول بیشتر شروع خواهند کرد . تنش در این حد را تنش روانی گفته و با علامت (S) مشخص می کنند .
C _D: نقطه تسلیم پایین : ( C.D) در یک بار ثابت فقط کرنش اضافه می شود .

B : حد شکست : حدی است که در آن جسم از محل ضعیف ترین سطح مقطع به طور ناگهانی شروع به لاغر شدن می کند و سپس به دلیل تقلیل سطح مقطع ادامه آزمایش با نیروی کمتری امکان پذیر است . این حد را تلاش یا تنش ماکسیمم گفته و با علامت (B) مشخص می کنند . تنش کششی max کلیه فولادها از طرف کارخانه سازنده مشخص می شود مثلا st37 مشخص کننده فولادی است که استحکام کششی آن ۳۷۰ N/mm می باشند.
(z) حد انقطاع : حدی است که در آن مقطع جسم از هم باز شده و جسم پاره می شود نحوه وارد آوردن نیرو بر جسم تنش های مختلفی در جسم ایجاد می کند .

نمودارهای انواع مواد :

قانون هوک : برای اولین بار شخصی به نام رابرت هوک کشف کرد که در زیر حد الاستیسیته ازیاد طول نسبی متناسب با تنش می باشد . در دیاگرام تغییر طول نسبی و تنش چون منحنی تغییرات قبل از حد الاستیسیته به صورت یک خط مستقیم می باشد . لذا می توان ضریب زاویه آن را به صورت زیر نوشت :

برای هر فلز ضریب زاویه منحنی فوق مقدار ثابتی است که آن را با حرف (E) نشان داده و با نام مدول الاستیسیته مشخص می کنند که مقدار آن از طرف کارخانه سازنده برای هر فلز مشخص شده است .
E = tg Q Q/4

مشخصات قطعه کار : جنس قطعه مس می باشد . سطح قطعه کار باید کاملا صاف و صیقلی باشد در غیر اینصورت امکان دارد از نواحی دارای زایده بشکند .

ساختمان دستگاه آزمایش تنش و کرنش : شامل یک فلکه سیلندر و پیستون هیدرولیکی برای اعمال نیرو به فک متحرک پیستون حرکت دهنده فک متحرک _ فک ثابت _ رگلاتور _ نیرو سنج ( بر حسب Kn ) ساعت اندازه گیری با دقت ۰۰۱ میلیمتر .
شرح آزمایش :
ابتدا در حدود ۰۵ Kn نیرو وارد می کنیم تا لقی را بگیریم و سپس ساعت اندازه گیر را صفر کرده و عقربه های نیروسنج را با هم هماهنگ می کنیم . بعد نیرو را۰۵ Kn به ترتیب اضافه می کنیم . به این کار ادامه می دهیم تا قطعه از هم بشکند .
F (نیرو) ۱ ۱۵ ۲ ۲۵ ۳ ۳۴ ۴ ۴۵ ۵ ۵۵ ۶
E (کرنش) ۰۰۴ ۰۱ ۰۱۶ ۰۲۰ ۰۲۴ ۰۳۰ ۰۳۲ ۰۳۵ ۰۳۷ ۰۴۰ ۰۴۳
F (نیرو) ۹ ۹ ۸۵ ۸۲۵ ۸ ۷۵ ۶۵ ۷ ۷۵ ۸ ۸۵
E ( کرنش ) ۰۶۶ ۱۵ ۱۷۴ ۱۹۴ ۲۲۰ ۲۴۸ ۰۴۶ ۰۴۸ ۰۵۱ ۰۵۵ ۰۵۹

آزمایش خمش یا خیز :
تیر افقی A.B را که در انتهای آن بر روی تکیه گاه ساده ای قرار گرفته و به قسمت وسط آن بار (F) اثر می کند در نظر بگیرید .
چنین باری که فرض شده در یک نقطه اثر می کند بار متمکز یا نقطه ای می گویند . چون تیر در حال تعادل قرار دارد و بار در وسط تیر اثر کرده است عکس العمل های (RB) و (RA) که به ترتیب مربوط به تکیه گاه های (A,B) می باشند هر کدام ( F/2) خواهند شد .
اگر بار وارده نسبت به تکیه گاه ها متقارن باشند نصف بار را یک تکیه گاه و نصف دیگر را تکیه گاه دیگر عمل می کند . تنش خمشی در یک تیر از رابطه E = m/w محاسبه می گردد که در آن m گشتاورmax و w آسایش مقطع به سطح مقطع تیر است .

هدف آزمایش :
یکی از فاکتورهای مهم در تیرها مقدار تغییر جابه جایی در امتداد محور y ها می باشد که در اثر اعمال نیرو متمرکز ایجاد می شود ( نیرو می تواند گسترده باشد ) در این آزمایش باید به این سؤال پاسخ داده شود که اگر قطعه ای بین دو تکیه گاه قرار گیرد و یک بار f به آن وارد شود چه مقدار تغییر شکل در قطعه بوجود می آید.
آزمایش ضربه :
محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه
جنس و محیط در مقاومت به ضربه بستگی دارد .
بررسی مواد مختلف و حرارتهای مختلف :

یک ماده با وجود انعطاف پذیری و استحکام بالایی که دارد تحت تاثیر عواملی می تواند ترد و شکسته شود بدین صورت که تحت آن شرایط تمایل به یک شکست ناگهانی با مقدار بسیار کمی تغییر شکل پلاستیکی پیدا می کند طبیعتا این پدیده می تواند خطراتی را به دنبال داشته باشد . عمده ترین عوامل مؤثر عبارتند از درجه حرارتهای پایین . سرعتهای بالای وارد آمدن تنش و حالت تنش سه محوری علت ظاهر گشتن حرارت محوری می تواند تجمع رسوبات با فازهای سخت مخصوصا در مرز دانه ها _ نفوذ گازها _ ایجاد عیوب ( جاهای خالی ) همچنین اثرات خوردگی و اکسیداسیون باشد از این جهت گفته می شود که در مواضع نظمی وجود دارد مقدار تنش ایجاد شده به طور موضعی از تنش شکست تجاوز کرده و ترک ظاهر و به محض شروع ترک تمرکز تنش پیش می آید و ترک گسترش یافته منجر به شکست می شود .

از مهمترین و متداولترین روشهای آزمایش ضربه دو روش چاپی و ایزووات این دو روش تنها در طرز قرار گیری نمونه ها در دستگاه آزمایش ضربه با یکدیگر تفاوت دارند . از روش چاپی در انتهای نمونه به طور آزاد بر روی تکیه گاه قرار دارد و ضربه توسط آونگی که از نقطه تعاوش منحرف شده به پشت شیار نمونه وارد می شود .

از عوامل مهم در این آزمایش درجه حرارت است زیرا فلزات در درجه حرارت های بالاتر و یا انعطاف پذیرترند لذا برای شکست آنها انرژی بیشتری لازم است در درجه حرارت های پایین بیشتر فلزات رفتاری تردتر خواهند یافت به همین جهت در صنایع هواپیماسازی _ کشتی سازی _ قطارسازی _ پل سازی _ مخزن سازی لازم است که رفتار فلزات را در درجه حرارتهای پایین نیز مد نظر قرار دهند .

نحوه آزمایش :
یک پازول که در حال نوسان می باشد دارای یک انرژی ثابت نیز می باشد و زمانیکه رها می شود حول محور خود نوسان می کند اگر عاملی جلو حرکت آن را نگیرد به همان ارتفاع قبلی در طرف دیگر بالا می رود ولی اگر عاملی جلو آن را بگیرد به علت از دست زاویه اولی دادن مقداری انرژی دیگر آن ارتفاع قبلی B زاویه را به دست نمی آورد مقداری از این انرژی صرف متلاشی کردن عامل بازدارنده ( قطعه کار ) و متواری دیگر انرژی هم مصرف بالا آمدن پاندول می شود اگر قطعه سخت و محکم باشد مقدار ارتفاع ( زاویه B ) کم می شود و اگر نقطه باشد مقدار ارتفاع (زاویه B ) بیشتر می شود .

وزن پازول =W
طول بازوی پازول = L
زاویه پازول = P

A: مقدار انرژی که صرف متلاشی کردن جسم A=W.L( COS B _ COS P ) می گردد. ( kg.m)
برای محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه قطعه کار موردنظر خود رابطه زیر استفاده می شود : a = A/S A= مقدار مقاومت در برابر ضربه kg m/cm2
S= سطح مقطع شکسته شده جسم بر حسب (cm 2 )

طبق قانون بقای انرژی می بایست که رابطه فوق صادق باشد .
انرژی پازول در حالت اولیه برابر است با انرژی متلاشی کردن قطعه E = A+E2 به اضافه انرژی ثانویه پازول از آزمایش فوق مشخص می شود که هر چه جسم ما سخت تر باشد مقدار انرژی شکست آن سخت تر و هر چه جسم نرمتر باشد مقدار ازرس شکست آن بیشتر می باشد .

آزمایشگاه مقاومت مصالح
آزمایش پیچش :
عنوان : محاسبه ضریب ارتجاعی برش

اعضایی که تحت پیچش قرار می گیرند در کارهای مهندسی زیاد به چشم می خورند . در این آزمایش عضوی را که تحت پیچش قرار دارد مورد بحث و بررسی قرار می گیرد . این پیچش در اثر اعمال یک گشتاور یا کوپل روی عضو صورت می گیرد . شفت مدوری را که یک انتهایش به تکیه گاه ثابت محصول است در نظر بگیرید . اگر گشتاور (T) به انتهای دیگر این شفت یا میله اعمال می گردد . شفت پیچش خورده و انتهای آزاد آن به اندازه (Q) می چرخد این زاویه را زاویه پیچش می نامند . آزمایشات و مشاهدات انجام یافته نشان می دهد که در یک محور مشخص از گشتاور(T) زاویه پیچش (Q) باگشتاور متناسب است . همچنین زاویه (Q)با طول شفت نیز متناسب می باشد . ( زاویه پیچش )در ناحیه الاستیک که از رابطه : Q=T.L/G.J بدست می آید .

معادله فوق ما را به یک روش راحت برای تعیین مدول صلابت یا ضریب ارتجاعی بررشی یک ماده داده شده مجهز می نماید . نمونه ای از این ماده به شکل یک مفتول استوانه ای با قطر و طول معلوم در یک ماشین آزمایش پیچش سوار شده و گشتاور اعمال می شود و مقادیر زاویه پیچش (Q) ثبت می شود تا زمانی که تنش اعمالی از تنش سیلام ماده تجاوز ننماید .
Q = T .L/ G.J G = (f.d )/ Q j *L