آزمون کشش

صفحه 1:
آزمون کشش پس از آزمون سختی» آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش, نشان داده می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد. تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد. 

صفحه 2:
تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معين که معمولا ۶ سانتی متر است توسط یک صفحه ی عقربه دار که کشیدگی سنج نام دارد» اندازه میگیرند. کرنش واحد را نیز میتوان از تقسیم تغيير طول اندازه گیری شده بر طول اوليه نمونه به دست آورد. گاهی با استفاده از کرنش سنجهای برقی میتوان کرنش کل را اندازه گرفت. 

صفحه 3:
Elastic Zone ‏جح‎ Plastic Zone M Strain شكل ©: نمودار تنش-كرنش يك فولاد دلكتيل 

صفحه 4:
ارتباط بين تنش واحدء 9) و کرنش واحده اپسیلنبه طور تجربی به دست آمده است. اين ارتباط در شکل زیر (الف) برای مواد داکتیل و (ب) برای مواد ترد نشان داده شده است. خواص کششی خواصی که طی آزمون کشش به دست می آیند» به ترتیب عبارتند ار حد تناسب : مشخص شده است که در پیشتر مواد ساختاری؛ بخش اول نمودار تن ۰ <۵) نشان داده شده است. در اين كستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزایش تنش» کرنش نیز به همان نسبت» افزایش می یابد. مقدار تنش در آخرین نقطه تناسب» <) را حد تناسب می نامند. 

صفحه 5:
حد کشسان :گر بار کم اعمال شده بر نمونه ای را قطع کنیم» عقربه کشیدگی سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن میزان نیرو است. اگر با افزايش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم» در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقربه کشیدگی سنج به صفر بال نخواهد گشت که نشان دهنده ایجاد تغییر شکل دائمی در ماده است. بنابراین حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد» تعریف می کنیم. در اغلب مواد ساختاری» حد کشسان؛ عددی نزدیک به مقدار حد نناسب است. 

صفحه 6:


صفحه 7:
نقطه تسلیم : با فزایش نیرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزايش نیرو به صورا پیوسته» شروع به تغییر شکل می کند. تنش در نقطه ۷۲ در شکل 6 را نقطه تسلیم می نامند. اين پدیده فقط در بعضی از مواد داكتيل روی می دهد. در عمل ‎apes pag USC aL Cie yaa Aye hd Cla oe‏ لا تسلیم بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم ‎Land‏ ساده است و تغییر شکل دانمی حاصل نیز مقداری کم است» این نکته در طراحی اجزایی از ماشین آلات که با تغيير شکل دائم خراب می شوند بسیار مهم است. البته اين مسأله فقط در مورد موادی صدق می کند که نقطه تسلیم مشخصی دار :5۳ 

صفحه 8:
استحکام تسلیم : بیشتر مواد غیر آهنی وفولادهای استحکام بالا» نقطه تسلیم مشخصی ندارند. برای این مواد حداکثر استحکام مفید» استحکام تسلیم آنها است. استحکام تسلیم » تنشی است که ماده در آن تنش» حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تتش- کرنش پیدا می کند. اين مقدارمعمولا با روش کرنش قراردادی تعیین می شود. 

صفحه 9:
استحکام نهایی : اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تتش و کرتش زیاد شونده به نقطه () پا تن تنش حداکثر می رسیم اين مطلب در شکل 6 در قسمتی ازمنحنی 7۲7 مربوط به مادای داکتیل دیده می شود. استحکام نهایی یا استحکام کششی, حداکثر ‎eS eels!) (field Steal, cc‏ بر اساس سطح مقطع اولیه نمونه است. مواد ترد هنكام رسیدن به استحکام نهایی (نقطه() شکل 9) ميخ شسكنندتدر ‎Gps GR AAMAS ol pa ASML‏ ادامه می دهند. 

صفحه 10:
شکلم) : نمونه مورد آزمون کثش قرارگرفته که در اين نمونه؛ شکست ‎wad Once pi‏ 0 (مخروط و فنجان) رخ داده است. 

صفحه 11:
استحکام شکست : در موا داکتیل تا رسیدن به استحکام نهایی» تغییر شکل در سراسر طول نمونه یکنواخت است. در تنش حداکش تغییر شکل موضعی یا گلویی شدن در نمونه روی میدهد و با کاهش سطح مقطع. نیرو نیز افت میکند. تغییر طول در اثر گلویی شدن(۱سج)۰ غیریکنواخت است و سریعاً تن به رسیدن به نقطه پارگی می شود(شکل 2). ‎Kt Gulu) casein)‏ ال ی ۱ ‎CGP | ghia hug, CoS‏ همیشذ کفتر از استحکام نهایی است. در مواد ترد» استحکام نهایی و استحکام شکست. تا 

صفحه 12:
Ductile Fracture ‎URS‏ نمونه های مورد آزمون کشش قرارگرفته است و شکست ترد و نرم در آنها رخ داده است. 

صفحه 13:
داکتیل بودن. داکتیل بودن مواد از میزان تغییر شکل ممکن تا حد شکست مشخص می شود. این کمیت در آزمون کشش با دو اندازه گیری به دست می آید. ازدیاد طول.اين مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گیری فاصله بین نشانه های سنجه اولیه به دست می آید 

صفحه 14:
£00“ درصد ازدیاد طول كه <إراء طول ‎LD cise led‏ طول اولیه نمونه (که معمولاً ‏ سائتی متر املت): در بیان درصد ازدیاد طول» طول اولیه نمونه باید مشخص باشد؛ زيرا با تغيبر اين مقدار» درصد ازدیاد طول نیز تغییر می کند 

صفحه 15:
کاهش سطح مقطع . این کمیت نیز با اندازه گیری سطح مقطع حداقل نیمه های شکسته شده نمونه کششی و از رابطه زیر به دست مى آيد: -A £100 درصد کاهش سطح مقطع که (000» سطح مقطع اولیه و 09۸» سطح مقطع نهایی است مدول کشسانی یا مدول یانگ . با توجه به قسمت خطی منحنی تنش-کرنش» شیب» ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشسانی یا مدول یانگ نام دارد. 

صفحه 16:
مدول کشسانی که مشخص کننده سفتی یک ماده استء با واحد کیلوگرم بر میلی متر مربع یا نیوتن بر میلی متر مربع اندازه گیری می شود. بنابراین مدول کشسانی فولاد تقريباً 9000000۳6 بوم) مم/1(90) و آلومینیوم 1000000۳۵ نمم) 0090/6 است. بنابراين فولاد تقریباً سه برابر سفت تر از آلومینیوم است. مدول کشسانی» یک خاصیت مهم مهندسی است و در روابط مورد استفاده در. طراحی تیرها و ستونها که سفتی نفش عمده ای دارد» به کار می رود. 

صفحه 17:
تتش-کرنش حقيقی آزمونهای کشش معمولی که شرح آن گذشت. تا نقطه تسلیم» اطلاعات ارزشمندی به دست می دهند. بعد از نقطه تسلیم مقدار تتش» غیرواقعی است. زیرا سطح مقطع نمونه به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.تتش حقیقی از تقسیم نیرو بر سطح مقطع در هنگام اعمال نیرو به دست می آید.کرنش حفیقی نیز از تقسیم مقدار. تغییر طول به طول قبلى در هر لحظه به دست مى آيد. نمودار حقيقى تنش- كرنش (شكل©) اطلاعات مفيدى در ارتباط با جريان مومسان و شكست فلزات به دست مى دهد. 

صفحه 18:
کرنش شكل 2 . تمودان ‎re OS AD‏ مسمولی, مرتوطظ ده فولاد کم گرین 

صفحه 19:
برجهندگی و چقرمگی نمودار تنش-کرنش را مانند شکل 60 می نوان به دو قسمت تقسیم کرد. قسمت سمت چپ» حد کشسان را میتوان گستره ی کشسان و سمت راست حد کشسان را گستره مومسان نامید. سطح زیر منحنی در گستره کشسان (منطقه ‎))66٩‏ مقدار انرژی بر واحد حجم است که ماده بدون تغییر شکل دائم آن را جذب می کند. این مقدار را مدول برجهندگی گویند. مقدار انرژی در واحد حجم را که ماده می تواند تا نقطه شکست جذب کند» (همه سطح زیر منحنی تنش-کرنش) چقرمگی نامند. این خاصیت عمدتاً مربوط به گستره مومسان است. زیرا با رفع تتش اعمال شده بر ماد مقدار کمی از کل ‎١‏ كه مربوط به كستيه عنيه. 81 روف كار 210 

آزمون کشش پس از آزمون سختی ،آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است .نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذار&ی هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود .مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش ،نشان داده می شود .در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد. تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معین که معموالً 5سانتی متر است توسط یک صفحه ی عقربه دار که کشیدگی سنج نام دارد ،اندازه میگیرند .کرنش واحد را نیز میتوان از تقسیم تغییر طول اندازه گیری شده بر طول اولیه نمونه به دست آورد .گاهی با استفاده از کرنش سنجهای برقی میتوان کرنش کل را اندازه گرفت. شکل :5نمودار تنش-کرنش یک فوالد دا&کتیل ارتباط بین تنش واحد S ،و کرنش واحد ،اپسیلنبه طور تجربی به دست آمده است .این ارتباط در شکل زیر (الف) برای مواد داکتیل و (ب) برای مواد ترد نشان داده شده است. خواص کششی خواصی که طی آزمون کشش به دست می آیند ،به ترتیب عبارتند از: حد تناسب :مشخص شده است که در بیشتر مواد ساختاری ،بخش اول نمودار تنش-کرنش تقریبا ً به صورت خطی است که در شکل با OPنشان داده شده است .در این گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند .با هر مقدار افزایش تنش ،کرنش نیز به همان نسبت ،افزایش می یابد .مقدار تنش در آخرین نقطه تناسب P ،را حد تناسب می نامند. حد کشسان :اگر& بار کم اعمال شده بر& نمونه ای را قطع کنیم ،عقربه کشیدگی سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن میزان نیر&و است .اگر& با افزایش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم ،در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقر&به کشیدگی سنج به صفر& باز& نخواهد گشت که نشان دهنده ایجاد تغییر شکل دائمی در& ماده است .بنابر&این حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد، تعریف& می کنیم .در اغلب مواد ساختاری ،حد کشسان، عددی نزدیک به مقدار حد تناسب است. شکل : 6نمودار تنش-کرنش یک ماده ترد نقطه تسلیم :با افز&ایش نیرو و گذشتن از& حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزایش نیرو به صورا پیوسته ،شروع به تغییر شکل می کند .تنش در نقطه Yدر شکل 5را نقطه تسلیم می نامند .این پدیده فقط در بعضی از& مواد داکتیل روی می دهد .در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتیجه ما نقطه تسلیم باال و پایین خواهیم داشت .چون تعیین نقطه تسلیم نسبا ً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است ،این نکته در& طر&احی اجزایی از& ماشین آالت که با تغییر& شکل دائم خراب می شوند بسیار مهم است .البته این مسأله فقط در مورد موادی صدق می کند که نقطه تسلیم مشخصی دارند. استحکام تسلیم :بیشتر مواد غیر آهنی وفوالدهای استحکام باال ،نقطه تسلیم مشخصی ندارند .برای این مواد حداکثر استحکام مفید، استحکام تسلیم آنها است .استحکام تسلیم ، تنشی است که ماده در آن تنش ،حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تنش– کرنش پیدا می کند .این مقدارمعموالً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود. استحکام نهایی :اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تنش و کرنش زیاد شوند ،به نقطه Mیا تنش حداکثر می رسیم ،این مطلب در شکل 5 در قسمتی ازمنحنی XYمربوط به مادای داکتیل دیده می شود .استحکام نهایی یا استحکام کششی ،حداکثر تنشی است که قطعه آن را تحمل می کند و این تنش بر اساس سطح مقطع اولیه نمونه است .مواد ترد هنگام رسیدن به استحکام نهایی (نقطه Bشکل )6 می شکنند در حالی که مواد داکتیل به افزایش طول ادامه می دهند. شکل : 7نمونه مورد آزمون کشش قرارگرفته که در این نمونه، شکست نرم ( Cup and Coneمخروط و فنجان) رخ داده است. استحکام شکست :در موا داکتیل تا ر&سیدن به استحکام نهایی ،تغییر شکل در سراسر& طول نمونه یکنواخت است .در& تنش حداکثر& ،تغییر شکل موضعی یا گلویی شدن در نمونه روی میدهد و با کاهش سطح مقطع ،نیرو نیز افت میکند. تغییر طول در اثر& گلویی شدن( ،)neckingغیریکنواخت است و سریعا ً منجر به رسیدن به نقطه پار&گی می شود(شکل .)7 استحکام شکست (نقطه Bشکل )5که حاصل تقسیم نیروی شکست بر& سطح مقطع اولیه است ،همیشه کمتر از استحکام نهایی است .در مواد تر&د ،استحکام نهایی و استحکام شکست، . یکی است شکل : 8نمونه های مورد آزمون کشش قرا&رگرفته است و شکست ترد و نرم در آنها رخ داده است. داکتیل بودن .داکتیل بودن مواد از میز&ان تغییر شکل ممکن تا حد شکست مشخص می شود .این کمیت در& آزمون کشش با دو اندازه گیری به دست می آید. ازدیاد طول.این مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گیری فاصله بین نشانه های سنجه اولیه به دست می آید درصد ازدیاد طول که ،Lfطول نهایی نمونه ،L0 ،طول اولیه نمونه (که معموالً 5 سانتی متر است). در بیان درصد ازدیاد طول ،طول اولیه نمونه باید مشخص باشد، زیرا با تغییر این مقدار ،درصد ازدیاد طول نیز تغییر می کند کاهش سطح مقطع .این کمیت نیز با اندازه گیری سطح مقطع حداقل نیمه های شکسته شده نمونه کششی و از رابطه زیر ،به دست می آید: درصد کاهش سطح مقطع که ،A0سطح مقطع اولیه و ،Afسطح مقطع نهایی است مدول کشسانی یا مدول یانگ .با توجه به قسمت خطی منحنی تنش-کرنش ،شیب ،ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشسانی یا مدول یانگ نام دارد. مدول کشسانی که مشخص کننده سفتی یک ماده است ،با واحد کیلوگرم بر میلی متر مربع یا نیوتن بر میلی متر مربع اندازه گیری می شود .بنابراین مدول کشسانی فوالد تقریبا ً 103Kg/mm2 (psi 3000000)*21و آلومینیوم 103Kg/mm2 (psi 1000000)*7است .بنابراین فوالد تقریبا ً سه برابر سفت تر& از آلومینیوم است .مدول کشسانی ،یک خاصیت مهم مهندسی است و در روابط مورد استفاده در& طر&احی تیرها و ستونها که سفتی نقش عمده ای دارد ،به کار می رود. تنش-کرنش حقیقی آزمونهای کشش معمولی که شر&ح آن گذشت ،تا نقطه تسلیم ،اطالعات ارزشمندی به دست می دهند .بعد از نقطه تسلیم ،مقدار& تنش ،غیرواقعی است .زیرا سطح مقطع نمونه به طور& قابل مالحظه ای کاهش می یابد.تنش حقیقی از& تقسیم نیرو بر سطح مقطع در هنگام اعمال نیرو به دست می آید.کرنش حقیقی نیز از تقسیم مقدار& تغییر طول به طول قبلی در هر لحظه به دست می آید .نمودار حقیقی تنش -کرنش (شکل )9اطالعات مفیدی در ارتباط با جریان مومسان و شکست فلز&ات به دست می دهد. بر&جهندگی و چقرمگی نمودار تنش-کرنش را مانند شکل 5می توان به دو قسمت تقسیم کرد .قسمت سمت چپ ،حد کشسان را میتوان گستره ی کشسان و سمت راست حد کشسان را گستره مومسان نامید. سطح زیر منحنی در گستره کشسان (منطقه )OPRمقدار انرژی بر واحد حجم است که ماده بدون تغییر شکل دائم آن را جذب می کند .این مقدار را مدول برجهندگی گویند .مقدار انرژی در واحد حجم را که ماده می تواند تا نقطه شکست جذب کند( ،همه سطح زیر منحنی تنش-کرنش) چقرمگی نامند .این خاصیت عمدتا ً مربوط به گستره مومسان است. زیرا با رفع تنش اعمال شده بر ماده ،مقدار کمی از کل انرژی که مربوط به گستره کشسان است بازیافته می شود.