دانلود آزمایشگاه مقاومت مصالح

**توجه**

1- این فایل توسط گروه مهندسین برتر(فایل یار) نگارش شده است استفاده از فایل فقط برای خریدار ان مجاز می باشد و هرگونه استفاده برای کسانی که فایل خریداری ننموده اند شرعا حرام و قابل پیگیری حقوقی می باشد.

2-این فایل دارای گارانتی ویرایش یک مرتبه  برای خریدار آن می باشد.

آزمایش سختی

سختی یک ماده عبارت است از مقاومت آن ماده در برابر نفوذ جسم دیگر درون ماده. در صنعت سختی فلزات را به صورت مقاومت در برابر نفوذ جسم دیگر برروی فلز مورد نظر تعریف کرده آن را اندازه­گیری می­کنند. برای اندازه­گیری سختی، جسم سختی با شکل معین را بر روی فلز مورد نظر قرار داده و بروی آن نیرویی قراردادی وارد می­کنند و بر اساس اندازه و یا عمق اثر بجا مانده سختی را تعیین می کنند.

برای انجام آزمایش­های سختی روش­های متعددی وججود دارد که مقایسه ­ی بین نتایج آنها مشکل است. زیرا جسم فرورونده، شرایط آزمایش و نحوه­ی وارد نمودن فشار یکسان نیست. معروفترین آزمون­های سختی عبارتند از: برینل، ویکرز و راکول. جدول زیر انتخاب نوع آزمایش مناسب برای مواد مختلف را نشان می­دهد.

ضربه

شکست ترد (Brittle Fracture) و فلزات از سال­­های 1886 در تانک­، کپسول­های فشار­ خط لوله و پل­ها مورد بررسی بوده است. در خلال جنگ جهانی دوم توجه زیادی به شکست ترد، جوشکاری در کشتی­ها و تانکرها مبذول می­شد. بعضی از کشتی­ها هنگام حرکت در آب های متلاطم و یا هنگام توقف در لنگرگاه کاملا به دو نیمه شکسته می­شدند. این اتفاق بیشتر در فصل زمستان اتفاق می­افتاد و نشان دهنده­ی این واقعیت بود که برخی از انواع فولادها که در حالت معمولی نرم و انعطاف پذیرند(Ductile) تحت شرایطی ترد (Brittle) می­شوند.

تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفه و معلوم شده است که برای کلیه­ی استفاده­های ساختمانی فولاد لازم است که دارای مجموعه­ی مناسبی از استحکام (Strength) و سفتی (Toughness) باشد. استحکام مقاومت دربرابر تغییر شکل است و سفتی مقاومت در برابر گسیختگی (Fracture) می­باشد. معمولا در یک جسم این دو خاصیت با هم نسبت عکس دارند و مثلا عملیاتی که استحکام فولاد را زیاد می­کند معمولا سفتی را کاهش می­دهند بنابراین دانستن میزان و راه اندازه­گیری این خواص مهم است.

متاسفانه در حالی که استحکام را می­توان به سادگی بر حسب نقطه­ی تسلیم بیان کرد برای سفتی چنین شاخصی وجود ندارد. ساده­ترین راه اندازه­گیری سفتی آن است که یک قطعه از جسم را با چکش ضربه زده و شکستن آن را بررسی کنیم. ولی چون نتایج چنین آزمایشی به عوامل دیگری از قبیل وضع نیرو و شکل نمونه بستگی دارد لازم است که آزمایش تحت شرایط معین و استاندارد صورت گیرد.

عوامل خارجی مهمی که موجب ترد و شکنندگی می­شوند عبارتند از:

1. کاهش درجه حرارت
2. افزایش تنش سه محوری
3. افزایش سرعت تغییر شکل ناشی از وجود تنش سه محوری

درجه حرارت پایین موجب بیشتر شکست­های ترد می­باشند. فولادهایی که در کشش یا در پیچش رفتارشان کاملا به هم شبیه است. و آزمایش ضربه اختلاف زیادی را نشان می­دهد و این اختلاف رفتار فولادها به این دلیل است که به هنگام ضربه نیرو به صورت شوک (و در یک لحظه) به آنها اعمال می­شود.

 مبانی و تئوری ضربه

آزمایش ضربه، مقدار انرژی لازم برای شکستن یک نمونه­ی استاندارد با یک ضربه را اندازه می­گیرد این آزمایش معمولا در دماهای معین انجام می­گیرد. انرژی لازم برای شکستن جسم نمایانگر سفتی آن است. به عبارت دیگر سفتی یک ماده توانایی جذب انرژی در مقیاس پلاستیکی است. یکی از راههای تعریف سفتی محاسبه­ی سطح زیر منحنی تنش-کرنش است. این مساحت برابر مقدار کار لازم به واحد حجم قطعه برای شکستن آن است.

شکل 3 منحنی تنش کرنش برای مواد نرم و سخت

متداولترین آزمایش تعیین سفتی، آزمایش شارپی (Charpy Impact Test) است. آزمایش را در چند درجه حرارت (زیر صفر و بالای صفر) انجام می­­دهند و بدین ترتیب منحنی ضربه بدست می­آید که از چند نظر حائز اهمیت است. یک حالت کلی از این منحنی در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 4 تغییرات سفتی با دمای فولاد در آزمایش Charpy

در درجه حرارت­­های بالاتر از B قطعه کاملا نرم رفتار می­کند در حالی که با کاهش درجه حرارت از B انتقال به تردی شروع می­شود. هرچه درجه حرارت کمتر باشد جسم سردتر شده و درجه حرارت­های پایین­تر از A قطعه کاملا ترد و شکننده می­شود. برعکس با افزایش درجه حرارت در نقطه­ی A انتقال از تردی به نرمی شروع شده و با  زیاد شدن حرارت قطعه نرم و انعطاف پذیر می­گردد تا در B که کاملا جسم نرم رفتار می­نماید و به همین دلیل در درجه حرارت­های بالاتر از B احتمال شکست به دلیل تردی بسیار کم است.

خستگی

وقتی یک شکاف در قطعه­ای از فلز در یک ماشین ظاهر می­شود اغلب نتیجه­ وارد آمدن تنش گسیختگی است. در این صورت قطعه تحت بارگذاری دینامیکی بوده است و این پدیده را خستگی می­­نامند.

نقطه­ی شکست استاتیکی بر اساس وارد آمدن یک بار ایجاد می­شود. اگر قطعه بخواهد تحت تاثیر یک بار مداوم قرار گیرد باید طوری طراحی شده باشد که بتواند در مقابل خستگی مقاومت کند. بررسی شکست در یک شفت نشان می­دهد که اولا یک سطح صاف وجود دارد که خستگی در آن اتفاق افتاده است و ثانیا یک سطح کوچکتر ناصاف وجود دارد که در آن شکست استاتیکی ظاهر شده است.

مبانی بارگذاری خستگی:

 انواع بارها

انواع مختلف بار که باعث خستگی می شوند عبارتند از 1. بار فشاری-کششی 2. خمش 3. خمش گردان(rotary bending)

تغییرات بار می تواند از یک وضع نامنظم (مثل فنرهای تعلیق اتومبیل) تا یک وضع منظم (مثل فنرهای سوپاپ valve spring) تغییرات داشته باشد. یک تقریب از تغییرات بار را می­توان با به کاربردن یک کشش سینوسی به منظور انجام آزمایش خستگی و محاسبات مربوط به آن ایجاد کرد.

دوفنری که در بالا ذکر شده دارای بار استاتیکی نیز هستند. وزن ماشین برای فنرهای تعلیق و تنش اولیه­ی فنرهای سوپاپ، بارهای استاتیکی برای این دو فنر هستند. اگر هردوبار منظور شوند منحنی حاصل مطابق شکل زیر می­باشد.

فهرست عناوین

فهرست عناوین.. ب‌

فهرست تصاویر. خ‌

آزمایش سختی.. 1

1-1 مقدمه. 2

1-1-1 آزمایش برینل.. 2

1-1-2آزمایش ویکرز 3

1-1-3 آزمایش راکول.. 4

1-2 روش انجام آزمایش.... 4

1-2-1 آزمایش برینل.. 4

1-3 خواسته های آزمایش.... 4

ضربه. 6

2-1 مقدمه. 7

2-1-1 مبانی و تئوری ضربه. 7

2-1-2 محاسبه ی ضریب تراکم(مقاومت جسم در برابر ضربه) 9

2-1-3 دستگاه آزمایش.... 10

2-2 دستورکار آزمایش.... 10

2-3 خواسته های آزمایش.... 11

خستگی.. 12

3-1 مقدمه. 13

3-1-1مبانی بارگذاری خستگی: 13

3-1-2دستگاه آزمایش.... 17

3-2دستورکار آزمایش.... 18

3-3 خواسته های آزمایش.... 19

تیر. 20

4-1 مقدمه. 21

4-1-1 تئوری.. 21

4-1-2 انحراف تیرها 22

4-2 دستورکار آزمایش.... 22

4-2-1 مطالعه ی خیز در تیر دوسر مفصل.. 22

4-2-2 تیر یکسرگیردار و یک بار متمرکز به سر تیر. 23

4-2-3 بررسی اصل جمع آثار قوا 24

4-3 خواسته های آزمایش.... 24

خمش نامتقارن.. 25

5-1 مقدمه. 26

5-1-1 تئوری.. 26

5-2 دستورکار آزمایش.... 29

5-2-1 معرفی دستگاه 29

5-2-2 روش آزمایش.... 31

5-2-3 اصلاح اعداد. 33

5-3 خواسته های آزمایش.... 33

خیز تیرهای منحنی.. 34

6-1مقدمه. 35

6-1-1 تیر نیم دایره ی کنسولی با بار قائم تنها 35

6-1-2 تیرربع دایره کنسولی با بار قائم در انتها 36

6-2 روش آزمایش.... 36

6-3 دستورکار انجام آزمایش.... 36

6-4 خواسته های آزمایش.... 37

آزمایش پیچش ارتجاعی.. 38

7-1-مقدمه. 39

7-1-1مبانی تئوری پیچش.... 39

7-1-1-1 محاسبه ی تنش برشی.. 39

7-1-1-2 محاسبه ی تغییر شکل برشی- زاویه ی پیچش.... 40

7-2 دستگاه آزمایش.... 40

7-3 آزمایش اول.. 41

7-3-1 روش انجام آزمایش.... 41

7-4 آزمایش دوم. 42

7-4-1 روش انجام آزمایش.... 42

7-5 آزمایش سوم. 42

7-5-1 روش انجام آزمایش.... 42

7-6 آزمایش چهارم. 43

7-6-1 روش انجام آزمایش.... 43

7-7 آزمایش پنجم.. 43

7-7-1 روش انجام آزمایش.... 43

7-8 خواسته های آزمایش.... 44

آزمایش پیچش مقاطع جدارنازک... 45

8-1 مقدمه. 46

8-1-1 تئوری پیچش مقاطع توخالی جدارنازک... 46

8-2 دستگاه آزمایش.... 46

8-3روش آزمایش.... 47

8-3-1 اهداف آزمایش.... 47

8-4 دستور کار انجام آزمایش.... 47

8-5 خواسته های آزمایش.... 48

پیچش پلاستیک.... 49

9-1 مقدمه. 50

9-1-1 هدف... 50

9-1-2 تئوری آزمایش.... 50

9-1-3 دستگاه آزمایش.... 52

9-1-4 کالیبراسیون دستگاه 52

9-2 روش آزمایش.... 53

9-2-1 روش قراردهی نمونه روی دستگاه 53

9-2-2 روش بارگذاری نمونه. 54

9-3 خواسته های آزمایش.... 55

آزمایش کشش.... 56

10-1 مقدمه. 57

10-1-1 مبانی و تئوری کشش.... 57

10-1-2 نقاط مهم منحنی تنش-تغییر طول نسبی.. 59

10-1-3 دستگاه آزمایش.... 60

10-2 روش آزمایش.... 61

10-2-1 هدف آزمایش.... 61

10-2-2 دو نکته ی مهم در انجام آزمایش شکست... 61

10-3  دستور کار انجام آزمایش.... 61

10-4  خواسته های آزمایش.... 62

کمانش تیر اویلری.. 63

11-1 مقدمه. 64

11-3 تئوری آزمایش.... 65

11-4 توضیح دستگاه آزمایش.... 65

11-5 شرح آزمایش.... 66

11-6 خواسته های آزمایش.... 66

مخزن جدار ضخیم تحت فشار داخل.. 68

12-1 مقدمه. 69

12-3 مبانی و تئوری آزمایش مخزن جدار ضخیم تحت فشار داخل.. 70

12-4 دستگاه آزمایش.... 71

12-5 روش آزمایش.... 72

12-6 خواسته های آزمایش.... 75

منابع.. 76

فهرست تصاویر

شکل 1 آزمایش برینل برای تعیین سختی جسم.. 3

شکل 2 آزمایش برینل.. 3

شکل 3 منحنی تنش کرنش برای مواد نرم و سخت... 8

شکل 4 تغییرات سفتی با دمای فولاد در آزمایش Charpy. 8

شکل 5 آزمایش ضربه برای مواد مختلف... 9

شکل 6  مولفه های آزمایش ضربه. 10

شکل 7  دستگاه آزمایش ضربه. 10

شکل 8 نمونه های شکسته شده براثر خستگی.. 13

شکل 9 بارگذاری فنر با مقدار متوسط تنش غیر صفر. 14

شکل 10 اصول تست خستگی (Rotary Bending) 15

شکل 11 آزمایش Wohler 15

شکل 12 نمودار خستگی برای مواد آهنی و غیرآهنی.. 16

شکل 13 روابط مختلف ضریب اطمینان عمر خستگی.. 16

شکل 14 ابعاد نمونه. 17

شکل 15 دستگاه آزمایش خستگی.. 18

شکل 16 تیر تحت خمش.... 21

شکل 17 تیر تحت بارگزاری.. 22

شکل 18 تیر یک سر گیردار 23

شکل 19 انواع پروفیل های مختلف... 26

شکل 20 سیستم مختصات پروفیل.. 26

شکل 21 تغییرات گشتاور خمشی.. 27

شکل 22 تغییرات تنش در مقطع تیر. 27

شکل 23 خط خمش تیر. 27

شکل 24 مختصات محلی مقطع پروفیل.. 28

شکل 25 دستگاه خمش نامتقارن.. 30

شکل 26 روش نصب صحیح ساعت ها 31

شکل 27 روش محاسبه نیروی وارده بر تیر. 33

شکل 28 تیر نیم دایره ی کنسولی.. 35

شکل 29 تیر ربع دایره ی کنسولی.. 36

شکل 30 میله تحت پیچش.... 40

شکل 31 تفاوت محل اعمال بار و نصب ساعت... 40

شکل 32 دستگاه پیچش الاستیک.... 41

شکل 33 پیچش در مقاطع توخالی.. 46

شکل 34 مفهوم کلی دستگاه آزمایش پیچش مقاطع توخالی.. 47

شکل 35 میله تحت پیچش.... 50

شکل 36 میله ی تحت پیچش و زاویه ی ایجاد شده 51

شکل 37 دستگاه تست پیچش.... 52

شکل 38 نمونه منحنی کالیبراسیون تست پیچش.... 53

شکل 39 دستگاه تست پیچش.... 54

شکل 40 نمونههای تحت آزمایش کشش.... 57

شکل 41 منحنی تنش کرنش و نقاط مهم آن.. 59

شکل 42  دستگاه آزمایش کشش.... 60

شکل 43  دستگاه آزمایش کمانش.... 64

شکل 44  شرایط تکیه گاهی مختلف آزمایش کمانش.... 65

شکل 45  کمانش در شرایط تکیه گاهی مختلف... 66

شکل 46  نحوه ی قرار گیری کرنش سنج ها در شعاع. 70

شکل 47  توزیع تنش در مخزن جدار ضخیم، به ترتیب از راست:محوری، شعاعی،مماسی.. 70

شکل 48  منحنی تنش کرنش تجربی و تحلیلی.. 71

شکل 49  طرحواره دستگاه 72

شکل 50 دستگاه آزمایش سیلندر جدار ضخیم به تفکیک اجزا 72

شکل 51 نرم افزار دستگاه و کالیبره کردن آن.. 73