آزمایشگاه مقاومت مصالح (تئوری و کاربرد)

آزمایشگاه مقاومت مصالح (تئوری و کاربرد)

مقدمه
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 اندازه¬گیری می¬کنند. برای اندازه¬گیری سختی، جسم سختی با شکل معین را بر روی فلز مورد نظر قرار داده و بروی آن نیرویی قراردادی وارد می¬کنند و بر اساس اندازه و یا عمق اثر بجا مانده سختی را تعیین می کنند.
برای انجام آزمایش¬های سختی روش¬های متعددی وججود دارد که مقایسه¬ی بین نتایج آنها مشکل است. زیرا جسم فرورونده، شرایط آزمایش و نحوه¬ی وارد نمودن فشار یکسان نیست. معروفترین آزمون¬های سختی عبارتند از: برینل، ویکرز و راکول. جدول زیر انتخاب نوع آزمایش مناسب برای مواد مختلف را نشان می¬دهد.

فهرست عناوین
فهرست عناوین ب‌
فهرست تصاویر خ‌
آزمایش سختی ۱
۱-۱ مقدمه ۲
۱-۱-۱ آزمایش برینل ۲
۱-۱-۲آزمایش ویکرز ۳
۱-۱-۳ آزمایش راکول ۴
۱-۲ روش انجام آزمایش ۴
۱-۲-۱ آزمایش برینل ۴
۱-۳ خواسته های آزمایش ۴
ضربه ۶
۲-۱ مقدمه ۷
۲-۱-۱ مبانی و تئوری ضربه ۷
۲-۱-۲ محاسبه ی ضریب تراکم(مقاومت جسم در برابر ضربه) ۹
۲-۱-۳ دستگاه آزمایش ۱۰
۲-۲ دستورکار آزمایش ۱۰
۲-۳ خواسته های آزمایش ۱۱
خستگی ۱۲
۳-۱ مقدمه ۱۳
۳-۱-۱مبانی بارگذاری خستگی: ۱۳
۳-۱-۲دستگاه آزمایش ۱۷
۳-۲دستورکار آزمایش ۱۸
۳-۳ خواسته های آزمایش ۱۹
تیر ۲۰
۴-۱ مقدمه ۲۱
۴-۱-۱ تئوری ۲۱
۴-۱-۲ انحراف تیرها ۲۲
۴-۲ دستورکار آزمایش ۲۲
۴-۲-۱ مطالعه ی خیز در تیر دوسر مفصل ۲۲
۴-۲-۲ تیر یکسرگیردار و یک بار متمرکز به سر تیر ۲۳
۴-۲-۳ بررسی اصل جمع آثار قوا ۲۴
۴-۳ خواسته های آزمایش ۲۴
خمش نامتقارن ۲۵
۵-۱ مقدمه ۲۶
۵-۱-۱ تئوری ۲۶
۵-۲ دستورکار آزمایش ۲۹
۵-۲-۱ معرفی دستگاه ۲۹
۵-۲-۲ روش آزمایش ۳۱
۵-۲-۳ اصلاح اعداد ۳۳
۵-۳ خواسته های آزمایش ۳۳
خیز تیرهای منحنی ۳۴
۶-۱مقدمه ۳۵
۶-۱-۱ تیر نیم دایره ی کنسولی با بار قائم تنها ۳۵
۶-۱-۲ تیرربع دایره کنسولی با بار قائم در انتها ۳۶
۶-۲ روش آزمایش ۳۶
۶-۳ دستورکار انجام آزمایش ۳۶
۶-۴ خواسته های آزمایش ۳۷
آزمایش پیچش ارتجاعی ۳۸
۷-۱-مقدمه ۳۹
۷-۱-۱مبانی تئوری پیچش ۳۹
۷-۱-۱-۱ محاسبه ی تنش برشی ۳۹
۷-۱-۱-۲ محاسبه ی تغییر شکل برشی- زاویه ی پیچش ۴۰
۷-۲ دستگاه آزمایش ۴۰
۷-۳ آزمایش اول ۴۱
۷-۳-۱ روش انجام آزمایش ۴۱
۷-۴ آزمایش دوم ۴۲
۷-۴-۱ روش انجام آزمایش ۴۲
۷-۵ آزمایش سوم ۴۲
۷-۵-۱ روش انجام آزمایش ۴۲
۷-۶ آزمایش چهارم ۴۳
۷-۶-۱ روش انجام آزمایش ۴۳
۷-۷ آزمایش پنجم ۴۳
۷-۷-۱ روش انجام آزمایش ۴۳
۷-۸ خواسته های آزمایش ۴۴
آزمایش پیچش مقاطع جدارنازک ۴۵
۸-۱ مقدمه ۴۶
۸-۱-۱ تئوری پیچش مقاطع توخالی جدارنازک ۴۶
۸-۲ دستگاه آزمایش ۴۶
۸-۳روش آزمایش ۴۷
۸-۳-۱ اهداف آزمایش ۴۷
۸-۴ دستور کار انجام آزمایش ۴۷
۸-۵ خواسته های آزمایش ۴۸
پیچش پلاستیک ۴۹
۹-۱ مقدمه ۵۰
۹-۱-۱ هدف ۵۰
۹-۱-۲ تئوری آزمایش ۵۰
۹-۱-۳ دستگاه آزمایش ۵۲
۹-۱-۴ کالیبراسیون دستگاه ۵۲
۹-۲ روش آزمایش ۵۳
۹-۲-۱ روش قراردهی نمونه روی دستگاه ۵۳
۹-۲-۲ روش بارگذاری نمونه ۵۴
۹-۳ خواسته های آزمایش ۵۵
آزمایش کشش ۵۶
۱۰-۱ مقدمه ۵۷
۱۰-۱-۱ مبانی و تئوری کشش ۵۷
۱۰-۱-۲ نقاط مهم منحنی تنش-تغییر طول نسبی ۵۹
۱۰-۱-۳ دستگاه آزمایش ۶۰
۱۰-۲ روش آزمایش ۶۱
۱۰-۲-۱ هدف آزمایش ۶۱
۱۰-۲-۲ دو نکته ی مهم در انجام آزمایش شکست ۶۱
۱۰-۳ دستور کار انجام آزمایش ۶۱
۱۰-۴ خواسته های آزمایش ۶۲
کمانش تیر اویلری ۶۳
۱۱-۱ مقدمه ۶۴
۱۱-۳ تئوری آزمایش ۶۵
۱۱-۴ توضیح دستگاه آزمایش ۶۵
۱۱-۵ شرح آزمایش ۶۶
۱۱-۶ خواسته های آزمایش ۶۶
مخزن جدار ضخیم تحت فشار داخل ۶۸
۱۲-۱ مقدمه ۶۹
۱۲-۳ مبانی و تئوری آزمایش مخزن جدار ضخیم تحت فشار داخل ۷۰
۱۲-۴ دستگاه آزمایش ۷۱
۱۲-۵ روش آزمایش ۷۲
۱۲-۶ خواسته های آزمایش ۷۵
منابع ۷۶

 فهرست تصاویر
شکل ۱ آزمایش برینل برای تعیین سختی جسم ۳
شکل ۲ آزمایش برینل ۳
شکل ۳ منحنی تنش کرنش برای مواد نرم و سخت ۸
شکل ۴ تغییرات سفتی با دمای فولاد در آزمایش Charpy 8
شکل ۵ آزمایش ضربه برای مواد مختلف ۹
شکل ۶ مولفه های آزمایش ضربه ۱۰
شکل ۷ دستگاه آزمایش ضربه ۱۰
شکل ۸ نمونه های شکسته شده براثر خستگی ۱۳
شکل ۹ بارگذاری فنر با مقدار متوسط تنش غیر صفر ۱۴
شکل ۱۰ اصول تست خستگی (Rotary Bending) 15
شکل ۱۱ آزمایش Wohler 15
شکل ۱۲ نمودار خستگی برای مواد آهنی و غیرآهنی ۱۶
شکل ۱۳ روابط مختلف ضریب اطمینان عمر خستگی ۱۶
شکل ۱۴ ابعاد نمونه ۱۷
شکل ۱۵ دستگاه آزمایش خستگی ۱۸
شکل ۱۶ تیر تحت خمش ۲۱
شکل ۱۷ تیر تحت بارگزاری ۲۲
شکل ۱۸ تیر یک سر گیردار ۲۳
شکل ۱۹ انواع پروفیل های مختلف ۲۶
شکل ۲۰ سیستم مختصات پروفیل ۲۶
شکل ۲۱ تغییرات گشتاور خمشی ۲۷
شکل ۲۲ تغییرات تنش در مقطع تیر ۲۷
شکل ۲۳ خط خمش تیر ۲۷
شکل ۲۴ مختصات محلی مقطع پروفیل ۲۸
شکل ۲۵ دستگاه خمش نامتقارن ۳۰
شکل ۲۶ روش نصب صحیح ساعت ها ۳۱
شکل ۲۷ روش محاسبه نیروی وارده بر تیر ۳۳
شکل ۲۸ تیر نیم دایره ی کنسولی ۳۵
شکل ۲۹ تیر ربع دایره ی کنسولی ۳۶
شکل ۳۰ میله تحت پیچش ۴۰
شکل ۳۱ تفاوت محل اعمال بار و نصب ساعت ۴۰
شکل ۳۲ دستگاه پیچش الاستیک ۴۱
شکل ۳۳ پیچش در مقاطع توخالی ۴۶
شکل ۳۴ مفهوم کلی دستگاه آزمایش پیچش مقاطع توخالی ۴۷
شکل ۳۵ میله تحت پیچش ۵۰
شکل ۳۶ میله ی تحت پیچش و زاویه ی ایجاد شده ۵۱
شکل ۳۷ دستگاه تست پیچش ۵۲
شکل ۳۸ نمونه منحنی کالیبراسیون تست پیچش ۵۳
شکل ۳۹ دستگاه تست پیچش ۵۴
شکل ۴۰ نمونههای تحت آزمایش کشش ۵۷
شکل ۴۱ منحنی تنش کرنش و نقاط مهم آن ۵۹
شکل ۴۲ دستگاه آزمایش کشش ۶۰
شکل ۴۳ دستگاه آزمایش کمانش ۶۴
شکل ۴۴ شرایط تکیه گاهی مختلف آزمایش کمانش ۶۵
شکل ۴۵ کمانش در شرایط تکیه گاهی مختلف ۶۶
شکل ۴۶ نحوه ی قرار گیری کرنش سنج ها در شعاع ۷۰
شکل ۴۷ توزیع تنش در مخزن جدار ضخیم، به ترتیب از راست:محوری، شعاعی،مماسی ۷۰
شکل ۴۸ منحنی تنش کرنش تجربی و تحلیلی ۷۱
شکل ۴۹ طرحواره دستگاه ۷۲
شکل ۵۰ دستگاه آزمایش سیلندر جدار ضخیم به تفکیک اجزا ۷۲
شکل ۵۱ نرم افزار دستگاه و کالیبره کردن آن ۷۳