آزمون کشش

آزمون کشش

اسلاید 1: 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.آزمون کشش

اسلاید 2: تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معین که معمولاً 5 سانتی 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.

اسلاید 3:   شکل 5: نمودار تنش-کرنش یک فولاد داکتیل

اسلاید 4: 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 تقریباً به صورت خطی است که در شکل با OP نشان 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.

اسلاید 5:   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 نیرو است. اگر با افزایش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم، در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقربه کشیدگی سنج به صفر باز 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 تناسب است.

اسلاید 6:     شکل 6 : نمودار تنش-کرنش یک ماده ترد

اسلاید 7:     نقطه تسلیم : با افزایش 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 Y در شکل 5 را 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 بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم نسباً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است، این نکته در طراحی اجزایی از ماشین آلات 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.

اسلاید 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 تنش– کرنش پیدا می کند. این مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود.

اسلاید 9:     استحکام نهایی : اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تنش و کرنش زیاد شوند، به نقطه M یا تنش حداکثر می رسیم، این مطلب در شکل 5 در قسمتی ازمنحنی XY مربوط 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 (نقطهB شکل 6) می شکنند در حالی که مواد داکتیل به افزایش طول ادامه می دهند.

اسلاید 10:     شکل7 : نمونه مورد آزمون کشش قرارگرفته که در این نمونه، شکست نرم Cup and Cone (مخروط و فنجان) رخ داده است.

اسلاید 11:     .استحکام شکست : در موا داکتیل تا رسیدن 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(necking)، غیریکنواخت است و سریعاً منجر به رسیدن به نقطه پارگی می شود(شکل 7). استحکام شکست (نقطه B  شکل 5) که حاصل تقسیم نیروی شکست بر سطح مقطع اولیه است، همیشه کمتر از استحکام نهایی است. در مواد ترد، استحکام نهایی و استحکام شکست، یکی است

اسلاید 12: شکل8 : نمونه های مورد آزمون کشش قرارگرفته است و شکست ترد و نرم در آنها رخ داده است.

اسلاید 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.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

اسلاید 14: درصد ازدیاد طول که Lf، طول نهایی نمونه، L0، طول اولیه نمونه (که معمولاً 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

اسلاید 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 می آید: درصد کاهش سطح مقطع که A0، سطح مقطع اولیه و Af، 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.

اسلاید 16:     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 فولاد تقریباً 21*103Kg/mm2 (psi 3000000) و آلومینیوم 7*103Kg/mm2 (psi 1000000) است. بنابراین 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 نقش عمده ای دارد، به کار می رود.

اسلاید 17: تنش-کرنش حقیقی آزمونهای کشش معمولی که شرح آن گذشت، تا نقطه تسلیم، اطلاعات ارزشمندی به دست می دهند. بعد از نقطه تسلیم، مقدار تنش، غیرواقعی است. زیرا سطح مقطع نمونه به طور قابل ملاحظه 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 (شکل9) اطلاعات مفیدی در ارتباط با جریان مومسان و شکست فلزات به دست می دهد.

اسلاید 18:    

اسلاید 19:     برجهندگی و چقرمگی نمودار تنش-کرنش را مانند شکل 5 می 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 OPR) 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 تنش اعمال شده بر ماده، مقدار کمی از کل انرژی که مربوط به گستره کشسان است بازیافته می شود.