Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ KHÍ

----------- ----------

DỰ ÁN XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM

SỨC BỀN VẬT LIỆU

Vũng Tàu - 2012

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ KHÍ

----------- ----------

DỰ ÁN XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM


Nhóm thực hiện: TS. Vũ Văn Thế ThS. Lê Hùng Phong

Vũng Tàu - 2012

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

MỤC LỤC

Phần I. Nội dung đề tài

1. Mục tiêu của đề tài Trang 1

1.1. Khả năng khai thác sau đầu tư 1

1.2. Yêu cầu về nội dung thực hành 1 1.3. Những kinh nghiệm thực tế trong công tác đầu tư thiết bị ở các trường 2

2. Nội dung đề tài đã thực hiện 3 2.1. Bài giảng 3

2.2. Máy móc, thiết bị 3 2.3. Chọn thiết bị 7

2.4. Bố trí phòng thí nghiệm 7 3. Kết luận chung 7

Phần II. Các bài giảng

A. Phần tổng quan 9

1. Ý nghĩa việc nghiên cứu bằng thực nghiệm 9

2. Các điểm cần chú ý khi thí nghiệm 9

3. Phương pháp xử lý các số liệu thí nghiệm 10 B. Thiết bị kéo, nén mẫu 13

1. Máy vạn năng M.A.N 13 1.1.Công dụng 13

1.2. Mô tả máy 13 1.3.Cách sử dụng máy 14

2. Máy vạn năng “Malicet Ét Blin” 14 2.1. Công dụng 14

2.2. Cấu tạo máy 14 2.3. Cách sử dụng 17

2.4. Những điều chú ý khi sử dụng máy 17 3. Máy kéo nén P-50 18

3.1. Công dụng 18 3.2. Cấu tạo máy 18 3.3. Các thông số kỹ thuật 19

3.4. Hướng dẫn sử dụng 20 C. Dụng cụ đo 21

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

1. Chuyển vị kế (đồng hồ so) 21

2. Tenxơ mét MK-3 (Ten xơ mét đòn MK-3) 21

3. Tenxơ mét đòn (Kiểu TP-794) 22 4. Tấm điện trở 23

4.1. Nguyên lý của phương pháp đo 23 4.2. Cấu tạo 24

4.3. Phương pháp đo 24 5. Dụng cụ cơ khí đo biến dạng và chuyển vị 25

5.1. Ten xơ mét quang học 25 5.2. Panme 26

5.3. Thước cặp 28 5.4. Các chú ý khi sử dụng 29

D. Các bài thí nghiệm 31

Bài 1. Thí nghiệm kéo 31

1.1. Mục đích thí nghiệm 31

1.2. Cơ sở lý thuyết 31

1.3. Mẫu thí nghiệm 31

1.4. Dụng cụ thí nghiệm 31 1.5. Chuẩn bị thí nghiệm 31

1.6. Tiến hành thí nghiệm 32

1.7. Tính toán kết quả 32

1.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 33

Bài 2. Thí nghiệm nén mẫu gang 34 2.1. Mục đích thí nghiệm 34


2.3. Mẫu thí nghiệm 34




2.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 35 Bài 3. Xác định mô đun đàn hồi trượt G 36

3.1. Mục đích thí nghiệm 36 3.2. Cơ sở lý thuyết 36

3.3. Mô hình thí nghiệm 36


Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu




Bài 4. Xác định mô đun đàn hồi E và góc xoay trong dầm chịu uốn ngang phẳng 39 4.1. Mục đích thí nghiệm 39






4.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 41 Bài 5. Xác định chuyển vị thẳng đứng của bản phẳng chịu uốn 42





5.7. So sánh kết quả 43

5.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm 44 Bài 6. Xác định Mô đun đàn hồi E và G của vật liệu chịu uốn xoắn đồng thời 45







Phần III. Những thông tin về trang thiết bị thí nghiệm SBVL

Mở đầu 48 A. Các thiết bị kéo nén 48

1. Phân loại 48 1.1. Máy kéo nén thủy lực vận hành bằng tay 48

1.2. Máy kéo sử dụng động cơ điện 50

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

1.3. Máy kéo nén điều khiển tự động 51

1.4. Một số chỉ dẫn chi tiết các bộ phận 53

2. Một số thiết bị có chức năng khác nhau do các hãng giới thiệu 55 2.1. Dòng máy thủy lực 55

2.2. Phép đo cơ tính 56 2.3. Kết quả kiểm tra 56

2.4. Tiêu chuẩn kiểm tra 56 2.5. Các model chuẩn 57

2.6. Đặc điểm cấu tạo 57

2.7. Các model khả năng tác lực thấp 58

2.8. Các model khả năng tác lực cao 58 2.9. Các model chuyên dụng 59

2.10. Các model chế tạo riêng biệt 61 2.11. Bộ điều khiển 62

2.12. Thiết bị phụ trợ 62 B. Khối các thiết bị uốn, xoắn và uốn xoắn kết hợp 64

1. Trường Đại học Giao Thông Vận Tải (Cơ sở 2) 65 2. Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM 66

3. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM 67

Phần IV. Phương án chọn thiết bị và bố trí phòng thí nghiệm

1. Chọn phương án và bố trí trang thiết bị trong phòng thí nghiệm 70 2. Danh sách trang thiết bị và dự trù kinh phí 71

3. Bản vẽ thiết kế và chế tạo các thiết bị uốn, xoắn, nén 71 4. Bản vẽ thiết kế phòng thí nghiệm 71

5. Đĩa bài giảng 71

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

1

Phần I NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1. Mục tiêu của đề tài

Khoa xây dựng và cơ khí ra đời đến nay đã được 5 năm, có 2 khoá sinh viên tốt nghiệp ra trường phục vụ nhu cầu nhân lực cho khu vực Đông Nam Bộ thuộc chuyên ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp. Bên cạnh đội ngũ giảng viên cơ hữu hiện có, khoa cũng đã mời những giảng viên có trình độ cao ở các trường Đại học tham gia giảng dạy và đào tạo sinh viên. Nhìn chung, hiện nay ở mức độ nào đó đội ngũ giảng viên đã đảm nhiệm tốt các công việc giảng dạy lý thuyết khi lên lớp, song do trang thiết bị và phương tiện phục vụ cho việc thực hành của sinh viên còn nhiều hạn chế, vì thế đã ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng học tập của sinh viên.

Như vậy có thể nói cho đến nay việc đầu tư trang thiết bị nhằm phục vụ cho công tác đào tạo sinh viên ở khoa là một vấn đề rất bức thiết. Tuy vậy, trong điều kiện của trường hiện nay, chúng ta cũng cần có những tính toán sao cho hợp lý. Bởi vì không thể đầu tư cùng lúc hàng chục phòng thí nghiệm cho khoa với một nguồn kinh phí quá lớn mà khả năng khai thác không phải lúc nào cũng hiệu quả.

Qua quá trình trao đổi, bàn bạc với các chuyên gia trong và ngoài trường, chúng tôi thấy trong điều kiện kinh phí, số lượng sinh viên hiện có và khả năng khai thác sắp tới, chúng tôi đề nghị nhà trường xem xét trước mắt đầu tư xây dựng cho khoa một phòng thí nghiệm Sức bền vật liệu (kinh phí dự kiến trên dưới 300 triệu). Đề nghị của Khoa dựa trên cơ sở phân tích sau đây: 1.1. Khả năng khai thác sau đầu tư

Phòng thí nghiệm Sức bền vật liệu sẽ phục vụ cho sinh viên thuộc ngành Xây dựng dân dụng&công nghiệp và ngành Cơ khí. Với số lượng sinh viên hiện nay và tương lai, việc khai thác sẽ có hiệu quả vì sẽ tiết kiệm được chi phí thuê mướn từ các cơ sở đào tạo ngoài trường. 1.2. Yêu cầu về nội dung thực hành

Theo quy định của Nhà nước, các thí nghiệm để xác định các đại lượng đặc trưng cơ lý của một vật liệu nào đó để đem thiết kế theo yêu cầu kỹ thuật cao phải có tới 23 phần kiểm định (Tiêu chuẩn của Tổng cục đo lường chất lượng sản phẩm, mà ở khu vực phía Nam là trung tâm đo lường chất lượng 3 đóng ở TpHCM chịu trách nhiệm quản lý công việc này). Các vật liệu sản xuất ra cần phải được kiểm định các đặc trưng cơ lý để có thể đưa vào chế tạo phục vụ các yêu cầu kỹ thuật, đó là mô đun đàn hồi E, mô đun trượt G …

Ngày nay, tất cả các vật liệu dùng để chế tạo trong kỹ thuật khi đem bán ở thị trường của nhiều công ty lớn đều có ghi đầy đủ các thông số cơ lý trên, song rất nhiều vật liệu sản xuất ra không đảm bảo, không có đầy đủ các chi tiêu cơ lý nên phải tiến hành kiểm tra và đánh giá, công việc này thuộc về các cơ quan kiểm tra chất lượng Nhà nước. Các kỹ sư Xây dựng và Cơ khí khi sử dụng vật liệu phải để ý đến chuyện này, phải nắm các nguyên tắc về việc kiểm định những đặc trưng cơ lý của các vật liệu mà mình sẽ dùng để có vấn đề gì trục trặc biết để xử lý.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

2

Do yêu cầu đó các trường Đại học đã đưa vào cho sinh viên học sinh chính khoá dưới dạng thực hành các môn học này, nhưng với sự đào tạo vừa phải giúp cho sinh viên nắm được nguyên lý, nguyên tắc mà thôi. Nên trong 23 bài học mà cơ sở kiểm định đặt ra thì các trường chỉ chọn 6 bài chủ yếu đó là:

Bài 1: Thí nghiệm kéo mẫu thép Bài 2: Thí nghiệm nén mẫu gang Bài 3: Xác định mô đun đàn hồi trượt G Bài 4: Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và góc xoay trong dầm chịu uốn

ngang phẳng Bài 5: Xác định chuyển vị thẳng đứng của bản phẳng chịu uốn Bài 6: Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và mô đun đàn hồi trượt G của vật

liệu trục chịu uốn xoắn đồng thời. Gắn với nó là 5 loại thiết bị để thực hiện nhiệm vụ đặt ra, gồm các thiết bị sau:

1. Một máy kéo nén thủy lực 150 kN để xác định giới hạn chảy c , giới hạn bền

b , độ dãn dài tương đối khi đứt % , độ thắt tương đối %

2. Thiết bị xoắn thuần túy (để xác định mô đun đàn hồi trượt G của vật liệu) 3. Thiết bị dầm chịu uốn ngang phẳng (để xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu

và góc xoay). 4. Thiết bị bản phẳng chịu uốn (để xác định chuyển vị thẳng đứng) 5. Thiết bị trục uốn xoắn đồng thời (để xác định mô đun đàn hồi trượt G và mô đun

đàn hồi E của vật liệu). (Các mô hình này có bản vẽ chế tạo đính kèm).

1.3. Những kinh nghiệm thực tế trong công tác đầu tư thiết bị ở các trường Dựa vào các yêu cầu trên và các thiết bị phải có, các trường đã tổ chức các phòng

thí nghiệm Sức bền vật liệu theo những quan điểm khác nhau và không thiếu các trường hợp gây lãng phí rất lớn và không có hiệu quả trong công tác đào tạo. Có trường đã đầu tư số lượng máy rất lớn với các máy móc cực kỳ hiện đại, nhà trường sợ hư hỏng cho nên chỉ để các thầy chuyên môn vận hành còn sinh viên đứng kiến tập. Rồi có những thiết bị tự động cao, ta chỉ cần đưa những dữ liệu cụ thể, bấm nút là máy chạy tức thì. Có những chỉ tiêu cơ lý cần thiết, sinh viên không biết quá trình xử lý trung gian là gì? Việc thực tập sẽ tẻ nhạt sinh viên không có được sự lao động chân tay và động não gây ra chán nản và kết quả học tập sẽ không có là bao.

Vấn đề lãng phí trong đầu tư thiết bị thí nghiệm và được nhắc đến ở nhiều trường, nhiều buổi hội thảo, gây nhức đầu cho các nơi đầu tư này. Mấy năm trước Trường Đại học Bách khoa TpHCM đã xây dựng hẳn một đề tài nghiên cứu về vấn đề này nhằm lấy mục tiêu:

- Số tiền đầu tư không cần nhiều nhưng vẫn có được các thiết bị phục vụ tốt cho các yêu cầu thực tập.

- Sinh viên phải được trực tiếp thực tập trên máy và trong quá trình thực tập sinh viên phải sử dụng sự khéo léo đôi bàn tay và bộ óc xử lý, thực sự thao tác trên các thiết bị, thực hiện các tính toán cụ thể.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

3

- Các thiết bị phải đơn giản, thao tác dễ dàng, có hư hỏng cũng tự sửa chữa nhanh. - Vì thực tập của sinh viên chỉ đạt yêu cầu nắm được về nguyên lý, thao tác và tiến

độ công việc cho nên các thiết bị không cần độ chính xác. Đề tài này được nghiệm thu và sau đó được nhiều trường chấp nhận dựa vào chế tạo

để khai thác phục vụ sinh viên. Các cán bộ tham gia đề tài này mong muốn kế thừa kết quả nghiên cứu trên và tìm

hiểu sự triển khai thành quả khoa học này trong các năm gần đây ở các trường nhất là các trường dân lập và tư thục để có những tư liệu chính xác tư vấn cho nhà trường.

2. Nội dung đề tài đã thực hiện 2.1. Bài giảng

Đây là đề tài nghiên cứu để thực thi về triển khai đào tạo nên công việc đầu tiên phải soạn bài giảng gồm:

- Phải soạn trước 6 bài giảng thực hành sau này giảng cho sinh viên (6 bài giảng này được đính kèm theo) sau này các thầy dựa vào đó để giảng cho sinh viên trước khi thực hành.

- Chúng tôi quay một đĩa bài giảng của thầy để chiếu cho sinh viên nghe trên cơ sở đó thực hành không cần thầy giảng trực tiếp (đĩa được nhân bản và lưu trong tập hồ sơ này). 2.2. Máy móc, thiết bị

Chúng tôi sẽ khảo sát tổng hợp tình hình trang thiết bị các trường ở Tp.HCM. Trên cơ sở đó đánh giá chung về chiều hướng trang thiết bị hiện nay của các trường để rút ra những đề xuất hợp tình, hợp lý xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật liệu ở trường ta. Chúng tôi đã đi khảo sát ở các trường sau:

- Chúng tôi đã tìm hiểu và khảo sát ở trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, dưới đây là những hình ảnh một số thiết bị của họ.

Hình 1. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

4

Hình 2. Hình chụp các mô hình thí nghiệm

Nhìn chung, tình hình thiết bị Sức bền vật liệu ở Đại học Bách khoa Tp.HCM phần nhiều do chính phủ Liên Xô (cũ) viện trợ. Các thiết bị đến nay đã cũ và hư hỏng nặng. Hiện tại họ đang dần sử dụng kết quả nghiên cứu của đề tài để trang bị cho mình và sản xuất bán cho các trường khác (như Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM).

- Chúng tôi đã khảo sát trường Đại học Giao thông Vận Tải (cơ sở 2) tại Thủ đức, đây là một số thiết bị của họ:

Hình 3. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Giao thông Vận Tải (cơ sở 2)

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

5

Hình 4. Các mô hình thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Giao Thông Vận Tải (cơ sở 2)

- Chúng tôi đã khảo sát ở trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, đây là một

số thiết bị của họ:

Hình 5. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của

Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

Đây là trường được chính phủ Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ rất đầy đủ và đa dạng. Hiện nay tiếp tục được nước Đức bổ sung thêm, các cán bộ ở phòng thí nghiệm sức

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

6

bền vật liệu ở đây cũng đã chế tạo bổ sung thêm các thiết bị theo mô hình thiết kế của trường Đại học Bách khoa TpHCM.

- Chúng tôi đã khảo sát tại trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM, sau đây là một số hình ảnh về thiết bị của họ:

Hình 6. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM

Hình 7. Các mô hình thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

7

Tổng quát chung về tình hình trang thiết bị phòng thí nghiệm vật liệu hiện nay ở các trường dân lập và tư thục là đầu tư các trang thiết bị với giá thành vừa phải và khai thác có hiệu quả, đặc biệt là mô hình mà đề tài nghiên cứu trường Đại học Bách khoa đề xuất. Mô hình này đã được áp dụng tại trường Kỹ Thuật Công Nghệ TpHCM, Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM, Đại học Tôn Đức Thắng, Đại học Giao Thông Vận Tải cơ sở 2, Đại học Bán công TpHCM.

Ý kiến của chuyên gia thuộc trung tâm kiểm định chất lượng sản phẩm 3 tại TpHCM là chấp nhận xu hướng đầu tư trang thiết bị hiện nay của các trường Đại học như chúng tôi trình bày ở trên. Đồng thời thống nhất là các trang thiết bị, vật tư hiện nay là thiết thực, giá thành không cao nhưng đáp ứng được tất cả yêu cầu thực tập của sinh viên, cho đây là hướng đi nên khuyến khích.

Ý kiến tư vấn của những người tham gia đề tài: đề nghị nhà trường chấp nhận xu hướng chung trong đầu tư thiết bị hiện nay mà các trường đã làm và đã được trung tâm kiểm định chất lượng sản phẩm 3 tại TpHCM thừa nhận.

2.3. Chọn thiết bị - Trong phần này, chúng tôi giới thiệu các dạng máy kéo sản xuất nước ngoài có thể

mua và giá cả của một số máy mà chúng tôi lưu ý “có bảng báo giá đính kèm”. - Các thiết bị còn lại sẽ chọn theo mô hình đề tài nghiên cứu của Đại học Bách

khoa, đồng thời là các thiết bị được sử dụng rộng rãi ở các trường hiện nay. - Trong này gồm bản thiết kế để chế tạo (kèm theo) - Giá thành sản xuất là 60 đến 100 triệu đồng

2.4. Bố trí phòng thí nghiệm Việc học thí nghiệm đối với sinh viên thường được chia ra từng lớp khoảng 20 và

30 sinh viên tùy theo độ rộng của phòng và số lượng trang thiết bị thí nghiệm. Để cho công việc học tập được thuận lợi người ta thường phân chia phòng thí nghiệm thành các khu vực chức năng như: khu lắp đặt thiết bị, khu cung cấp nguồn điện, khu làm vệ sinh sau khi làm thí nghiệm, khu chế tạo mẫu và chuẩn bị mẫu, khu lưu giữ phụ kiện máy móc và khu bàn đặt mẫu để sinh viên đo đạc và ghi chú số liệu, khu sinh viên ngồi học lý thuyết, bảng, màn hình để thầy giảng, hệ thống quạt và đèn chiếu sáng … Tất cả các khu vực trên phải được bố trí hợp lý để các thao tác thực tập được thuận tiện. Kèm theo bảng chúng tôi đưa ra 2 phương án bố trí phòng thí nghiệm cho nhóm 20 sinh viên và nhóm 30 sinh viên thực hành (Bản thiết kế gửi kèm). 3. Kết luận chung

Sau khi tìm hiểu chủ trương xây dựng các phòng thí nghiệm cho khoa Xây dựng & Cơ khí của trường, tìm hiểu và đánh giá tính cấp thiết của việc thành lập phòng thí nghiệm, khả năng khai thác thực tế trong giai đoạn hiện nay của các phòng thí nghiệm mà khoa cần có; trên tinh thần trách nhiệm trong tư vấn cho nhà trường mua sắm trang thiết bị, chúng tôi đã cử cán bộ đi tìm hiểu ở các trường đã trang bị các cơ sở thí nghiệm rồi phân tích các mặt mạnh, mặt yếu, các sai lầm trong quá trình đầu tư của các cơ sở này, chúng tôi kiến nghị nhà trường trong thời gian tới đầu tư xây dựng cho khoa phòng thí nghiệm sức bền vật liệu theo mô hình thiết kế của trường Đại học Bách khoa Tp.HCM. Hiện nay, mô hình này đã được nhiều trường chế tạo hoặc mẫu của Bách khoa Tp.HCM về lắp đặt (như Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM) ưu điểm của hệ thống thiết bị đã được các trường chấp nhận:

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

8

1. Phục vụ tốt các yêu cầu thực hành của sinh viên. 2. Đơn giản, các xưởng cơ khí có thể chế tạo được, khi hư hỏng rất dễ sửa chữa. 3. Giá thành không quá cao, khoảng 200 triệu 4. Các thiết bị đều nhỏ, nhẹ, dễ lắp đặt Nhằm xây dựng hệ thống tư vấn khả thi chúng tôi đã thăm dò giá cả, quy trình sản

xuất và các bản thiết kế chế tạo (nếu như trường muốn) thiết kế cụ thể 2 loại phòng thí nghiệm dạy nhóm 20 sinh viên, nhóm 30 sinh viên và bài giảng chi tiết cho 5 bài thực hành, ngoài ra còn có 1 đĩa ghi hình bài giảng trên lớp của thầy và hướng dẫn thực hành cụ thể để chiếu trên màn hình hướng dẫn các em thực tập.

Trên phương diện tổng thể, nếu nhà trường đồng ý phương án khoa đề xuất thì ngay sau khi lắp đặt xong thiết bị đã có thể tiến hành cho sinh viên thực tập.

Trên đây là toàn bộ nội dung công việc đã làm theo yêu cầu của đề tài đăng ký với trường.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

9

Phần II

CÁC BÀI GIẢNG

A. PHẦN TỔNG QUAN

1. Ý nghĩa việc nghiên cứu bằng thực nghiệm Môn sức bền vật liệu là môn khoa học thực nghiệm với đối tượng nghiên cứu là vật

thể rắn có trong thực tế (có kể đến biến dạng được chế tạo từ những vật liệu khác nhau). Khi nghiên cứu các dạng chịu lực (kéo nén đúng tâm, uốn, xoắn, cắt và chịu tải phức tạp, chúng ta giả thiết các vật liệu đều có một số tính chất chung như: liên tục, đồng nhất, đẳng hướng, đàn hồi ….) nhưng mỗi loại vật liệu đều có cơ tính khác nhau, trong đó 2 cơ tính tiêu biểu nhất là: tính chịu lực (độ bền của vật liệu) và tính biến dạng (tính dẻo, tính dai …) của vật liệu. Vì vậy khi sử dụng vật liệu (tính toán cụ thể như kiểm tra, thiết kế hay định tải trọng cho phép …) thì việc biết cơ tính của mỗi vật liệu như vậy là vấn đề rất cần thiết trong kỹ thuật. Đó là mục đích của các thí nghiệm xác định đặc trưng cơ tính của vật liệu.

Mặt khác những lý thuyết tính toán còn dựa trên các giả thuyết gần đúng về biến dạng của vật thể dẫn đến kết quả tính toán cũng gần đúng. Để đánh giá mức độ đáng tin cậy của các lý thuyết người ta dựa vào kết quả đo lường về ứng suất và biến dạng (nội lực và chuyển vị) trên các vật thể ở trạng thái chịu lực rồi so sánh với kết quả lý thuyết. Nếu sự chênh lệch không quá giới hạn cho phép thì kết quả có thể chấp nhận được và lý thuyết tính toán cũng chấp nhận được. Ngoài ra trong điều kiện làm việc thực tế, còn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của công trình hay chi tiết máy (chế độ thi công, chế độ gia công, chế độ tác dụng lực lên vật thể …) do đó người ta thường đo ứng suất và biến dạng (nội lực và chuyển vị) của công trình hay máy móc ở điều kiện làm việc thực của nó hoặc trong mô hình thu gọn.

Những thí nghiệm kiểm tra lý thuyết tính toán hay kiểm tra sự làm việc của công trình gọi là những thí nghiệm kiểm tra hay còn gọi là thí nghiệm công trình.

Tóm lại có thể phân các thí nghiệm làm 2 phần: - Nhóm tìm đặc trưng cơ tính gồm: kéo, nén, xoắn, cắt, uốn đơn giản … - Nhóm kiểm tra công thức (hay kiểm tra phương pháp tính) và điều kiện làm

việc của công trình như đo chuyển vị của lò xo, xác định ứng suất trong các thanh với các dạng chịu lực khác nhau.

2. Các điểm cần chú ý khi thí nghiệm Khi tiến hành thí nghiệm, sinh viên cần chú ý các điểm sau:

+ Nắm vững thao tác máy bằng cách đọc kỹ tài liệu hướng dẫn và nhờ sự giúp đỡ của cán bộ hướng dẫn.

+ Ước lượng tải trọng tối đa để chọn cấp tải trọng của máy, điều chỉnh số không tương ứng và chọn cấp gia tải thí nghiệm.

+ Phản ứng kịp thời khi gặp rắc rối: xả áp lực, tắt máy, dừng thí nghiệm

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

10

+ Đối với máy thủy lực nên gia tải bằng cách mở van dầu, không nên gia tải bằng điện có thể gây cháy mô tơ.

+ Số đọc trong các thiết bị đo: - Độ ngờ tuyệt đối của số đọc là phân nửa vạch phân độ - Ghi số đọc có nghĩa: chỉ ghi số đọc ta đoán được

Thí dụ: 8,6 với số đọc chia vạch 1, 2, 3 8 là số chắc chắn 6 là số đoán đầu tiên Độ ngờ của số đọc là 0,5 3. Phương pháp xử lý các số liệu thí nghiệm + Tính kết quả đại lượng đo bằng phương pháp bình phương cực tiểu

Giả sử chúng ta có một chuỗi số biểu thị một đại lượng gồm n lần quan sát x1, x2, …, xn. Thông thường chúng ta dùng trị số trung bình cộng của các số liệu trên đặc trưng cho giá trị của đại lượng quan sát.

1

1 n

tb ii

x xn

(1)

Ta thấy sai số giữa trị số trung bình tbx và trị số mỗi lần đọc ix là:

i i tbd x x Gọi S là tổng số bình phương của các sai số di là:

22

1 1

n n

i i tbi i

S d x x

Muốn cho S cực tiểu ứng với tbx thì

1

0 2 0n

i tbitb

S x xx

Từ đó rút ra:

1 1

10n n

i tb tb ii n

x nx x xn

Ta tìm lại được công thức (1). Đó là công thức áp dụng đơn giản nhất của phương pháp bình phương cực tiểu. + Phương pháp xử lý số liệu có độ chính xác cao hơn

Chúng ta có thể dùng phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm có độ chính xác cao hơn như sau:

Gọi x và y là hai đại lượng liên hệ với nhau bằng một hằng số, ứng với các trị số x1,x2,….,xi,…xn ta có các trị số của y tương ứng là y1,y2,….,yi,…yn.

Giả sử xi và yi liên hệ với nhau bằng một hàm số bậc nhất i iy ax b . Trên đồ thị biểu diễn những điểm có tọa độ (xi, yi) tập hợp các điểm xi, yi sẽ tạo thành đường thẳng trong mặt phẳng (xy). Vấn đề đặt ra ở đây là chọn đường thẳng y = ax + b qua việc chọn các hệ số a, b như thế nào để nó sát nhất với đường cong thực nghiệm. Tức là ta phải có các hệ số a, b như thế nào để cho tổng bình phương các hiệu số 2

i iy ax b nhỏ nhất.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

11

Có nghĩa là: 2

1

n

i ii

S y ax b

nhỏ nhất qua việc chọn a, b. Bài toán tối ưu

được đưa về giải hệ phương trình

1 1

2

1 1 1

0, 0

n n

i ii i

n n n

i i i ii i i

nb a x yS Sa b

b x a x x y

Giải ra ta tìm được ẩn số

1 1 1

22

1

2

1 1 1 12

2

1 1

n n n

i i i ii i i

n

i ii

n n n n

i i i i ii i i i

n n

i ii i

n x y x ya

n x x

y x x y xb

n x x

(2)

Và phương trình y = ax + b với a, b được tính theo (2) biểu diễn đường thẳng trung bình cần tìm. Trường hợp x, y liên hệ với nhau không phải là tuyến tính mà qua các hàm bậc cao ví dụ như 2y ax bx c ta có:

22

1

n

i i ii

S y ax bx c

Ta có các phương trình để xác định các đại lượng a, b, c như sau:

0, 0, 0S S Sa b c

Thí dụ bằng số:

Số thứ tự đọc Trị số đọc xi 1 5,30 2 5,75 3 6,77 4 5,26 5 4,33 6 5,45 7 6,09 8 5,64 9 5,81

10 5,75

156,13

n

ii

x

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

12

10

1

1 1 (56,13) 5,61310tb i

ix x

n

Thông thường các thí nghiệm sức bền vật liệu được tiến hành trong giai đoạn đàn

hồi thì mối liên hệ giữa lực (gồm lực hay mômen) và biến dạng (biến dạng dài hay góc) là tuyến tính. Nên tùy theo đại lượng cần xác định có thể dễ dàng tính theo phương pháp bình phương cực tiểu. Ví dụ:

1 2 3 4 5

1,0 1,6 3,4 4,0 5,2

1,2 2,0 2,4 3,5 3,5

1,2 3,2 8,16

14,00 18,20

1,0 2,56

11,56 16,0

27,04

5

1

15, 2ii

x

; 5

1

12,6

ii

y 5

1

44,76i ii

x y

; 5

2

1

58,6ii

x

Đo được Tính thêm Và:

2

5 44,76 (15, 2)(12,6)0,540

5(58,16) (15, 2)a

2

(12,6) 58,16 (44,76)(15, 2)0,878

5(58,16) (15, 2)b

0,54 0,878y x

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

13

B. THIẾT BỊ KÉO, NÉN MẪU

Một số loại máy kéo nén dùng trong các phòng thí nghiệm hiện có: 1. Máy vạn năng M.A.N 1.1. Công dụng

Để làm thí nghiệm kéo, nén, uốn, bẻ cong và nén điểm, máy có thể dùng với 4 cấp tải trọng khác nhau: 6 tấn, 20 tấn, 40 tấn, 60 tấn và có thể tạo được tải trọng lập lại. Ngoài ra còn có bộ phận vẽ biểu đồ liên hệ giữa lực và biến dạng.

1.2. Mô tả máy (Hình 1) Máy gồm bệ máy (1), giá đỡ gồm 2 trục thẳng đứng (2), ở hai đầu trụ gắn liền một

dầm ngang (3) tạo thành khung vững chắc cố định. Trong bệ (1) còn có trục (4) bao ngoài bởi một màng cao su, trục này di chuyển lên xuống nhờ một động cơ điện mà công tắc là bàn đạp (5). Trục (4) đỡ bệ (6) có mang bộ phận ngàm dưới thớt kéo (7). Dầm ngang (3) đỡ một trục có piston (8) tận cùng bằng một khối (9) bên trong máng xi lanh, liên lạc với hệ thống dầu trong thùng máy bằng đường ống dẫn dầu cao áp (10). Trục mang piston (8) và khối (9) được giữ bằng hai trục thẳng đứng xuyên qua dầm ngang (3) tạo thành một khung vững chắc di chuyển được nhờ piston (8). Phía dưới của dầm (12) mang ngàm thử kéo bên trên (7), mặt dầm (12) còn có một rãnh để đặt các gối tựa thử uốn hay thử nén.

Hệ thống bơm dầu được đặt trong thùng máy (13), gia tăng áp lực dầu bằng động cơ điện và điều khiển bằng cần tăng hay giảm lực (14), muốn tăng áp lực chậm có thể dùng núm (15) mở ngược chiều kim đồng hồ. Áp lực của dầu được thông với kim chỉ áp lực di chuyển trên mặt đồng hồ (16) có phân 3 cấp tải trọng 20 tấn, 40 tấn và 60 tấn.

Hình 1

Cấp tải được điều chỉnh bằng hệ thống bánh tải trong ở mặt sau của thùng máy (13). Khi thay đổi bánh tải trong và bật công tắc điện tương ứng cấp tải cần sử dụng ta sẽ có đèn báo hiệu ở mặt trên thùng máy, có đèn báo hiệu chỉ 4 cấp tải trọng của máy. Phía

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

14

dưới 4 bóng đèn có 2 hàng nút, hàng thứ nhất để giữ tải khởi động bằng nút đen ở giữa và tắt hàng nút đỏ.

Máy còn có hệ thống vẽ biểu đồ (tự động) liên hệ giữa lực và biến dạng bằng thanh mang bút vẽ (17) tỳ lên ru lô (18) quay được nhờ hệ thống ròng rọc.

1.3. Cách sử dụng máy a. Tải trọng tĩnh

- Đo kích thước mẫu thử ước lượng mức tải trọng cần dùng. - Điều chỉnh bánh xe tải trọng và bật công tắc điện vẽ tải trọng tương ứng , xem đèn

báo hiệu cấp tải có đúng không. - Khởi động máy bằng nút đen của hàng nút dưới (thứ hai) - Điều chỉnh số không của cấp tải trọng bằng nút vặn (19) - Cho mẫu vào vị trí thử bằng cách di chuyển bệ (7) bằng bàn đạp (5) hay di chuyển

dầm ngang (12) bằng cần tăng lực (14). - Kiểm soát bút vẽ biểu đồ (17) và cuộn ru lô (18). - Dùng núm (15) tăng lực một cách từ từ hay theo tốc độ mong muốn. - Thí nghiệm xong, khóa núm (15) (xoay thuận chiều kim đồng hồ) để đóng dầu,

dùng cần (14) xã áp lực cho dầm ngang (12) xuống vị trí thấp nhất. Tắt máy. b. Tải trọng động

Gạt cần sang chữ Oynamiques, mở van dầu vào mano-metre max và min (quay ngược chiều kim đồng hồ) tăng lực bằng Relage fin đồng thời bật núm điện của bộ phận động, điều chỉnh cho lực tăng chầm chậm. Khi lực đã tăng đến trị số max thì chỉnh núm charge max để lực giảm xuống, khi lực giảm đến trị số min thì chỉnh núm charge min để lực lại tăng lên.

Sau khi thí nghiệm xong, số chu kỳ tăng lực sẽ đọc trên đồng hồ đếm. Tắt điện ở bộ phận động và gạt cần về chữ Statiquess. Muốn kim đồng hồ max và min cố định, phải khóa bằng van dầu ở giữa chữ max và

min. Mỗi khi thay đổi giá trị lực, phải mở van dầu giữa chữ max và min rồi sau đó mới khóa lại.

2. Máy vạn năng “Malicet Ét Blin” 2.1. Công dụng

Dùng để làm các thí nghiệm: kéo, nén, uốn, bẻ cong, cắt và nén điểm cho kim loại. Máy có thể dùng với 4 cấp tải trọng khác nhau: 3 tấn, 6T, 15T và 30T. Máy còn có bộ phận vẽ được đồ thị biểu diễn sự liên hệ giữa lực và biến dạng (biểu đồ kéo hoặc nén).

2.2. Cấu tạo máy (Hình 2) Máy được đặt thẳng đứng và dùng áp lực thủy tĩnh (Hệ thống bơm dầu) để gia tải.

Bộ phận điều khiển được thu gọn trong các hộp với những nút bấm gần nhau và những núm vặn nên sử dụng tương đối đơn giản.

Máy gồm 3 bộ phận chủ yếu: máy chính, bộ phận bơm dầu và bộ phận đo đạc vẽ đồ thị, tất cả được đặt trên thùng máy hợp thành một khối duy nhất.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

15

a. Máy chính Thùng máy (1) đỡ máy chính bên trái, chứa hệ thống bơm dầu đồng thời đỡ bộ phận

đo đạc và vẽ đồ thị bên phải: Máy chính gồm trụ tròn (2) đặt trên piston nằm trên thùng máy, trên trụ tròn là một bệ ngang (3) có đặt hai cột tròn thẳng đứng (4), hai đầu trên của cột được nối với nhau bởi dầm ngang (5) tạo thành một hệ khung vững chắc (khi bệ ngang (3) di chuyển thì hệ khung này di chuyển theo). Hai cột cố định (6) được đặt trên thùng máy, trên cột có những răng hình xoắn, một dầm ngang giữa (7) lên xuống theo những răng này nhờ một động cơ điện (8) công suất 0,25 CV; trên đầu hai cột cố định này là một dầm ngang (9) hợp thành một hệ khung vững chắc thứ nhì (hệ khung này cố định trên thùng máy). Ở phần giữa của hai dầm ngang (7) và (9) là các bộ phận giữ mẫu (10), các bộ phận này với những chi tiết rời thích ứng với kích thước của mẫu.

Thử kéo: hai đầu mẫu đặt vào bộ phận (10) Thử nén, cắt, nén điểm: Một đế tựa đặt vào bệ ngang (3) và đế tựa kia đặt vào phía

dưới dầm ngang (7). Thử uốn: Hai đế tựa đặt vào bệ ngang (3) và đế tác dụng đặt vào phía dưới dầm

ngang (7).

Hình 2

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

16

b. Bộ phận bơm dầu Gồm có một bơm cao áp công suất 1,5 CV đặt trong thùng máy. Công tắc A mở hay

đóng dòng điện từ ngoài vào bơm, nút B điều khiển cho động cơ của bơm hoạt động, nút C cho ngừng động cơ của bơm, 3 nút này nằm phía trước thùng máy và chung một băng (11).

- Núm điều khiển (13) mở hay đóng dầu liên lạc giữa hệ thống đường dẫn dầu và thùng dầu.

- Núm điều khiển gia tải tự động (14). - Núm (15) gia tải bằng tay.

Chú ý: Núm (13) và (14) mở ngược chiều kim đồng hồ và đóng cùng chiều kim đồng hồ. Núm (15) ngược lại mở theo chiều kim đồng hồ và đóng ngược chiều kim đồng hồ. c. Bộ phận đo đạc và vẽ đồ thị (Hình 3)

Hình 3

Bộ phận đo đạc gồm một đồng hồ (16). Đồng hồ mang kim áp lực trên vành phân độ, kim này đi theo một kim thứ hai có đặc điểm đứng yên tại vị trí lực cao nhất khi kim áp lực trở về (giảm áp lực). Kim áp lực nối liền với hệ thống áp lực trong hệ thống bơm dầu bằng một thanh thẳng (17) và 3 bánh xe chỉnh cấp tải trọng a, b, c.

Tùy theo vị trí của bánh xe chỉnh cấp tải trọng chúng ta có các cấp tải trọng tương ứng khác nhau.

Thanh (17) mang một bút chì tỳ vào cuộn ru lô giấy (18) quay quanh trục đứng được bằng hệ thống ròng rọc như hình vẽ. Khi bệ ngang (3) di chuyển lên xuống thì ru lô xoay tròn vậy phương ngang trên ru lô chỉ chuyển vị phương đứng trên ru lô chỉ áp lực.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

17

1.3. Cách sử dụng máy * Cho mẫu vào ngàm: Tùy theo mục đích thí nghiệm với các tiêu chuẩn làm mẫu,

đồng thời căn cứ vào hình dạng và kích thước của ngàm mà ta thực hiện mẫu thế nào cho thích hợp. Máy có những ngàm hay bộ tựa như sau:

a. Các bộ phận thử kéo: có thể kéo các mẫu tròn (đường kính tối đa 30mm) hay mẫu dẹp.

b. Bộ tựa thử uốn: Chiều dài nhịp đến 1000mm c. Bộ tựa thử bẻ cong: bẻ cong đến 120o d. Bộ tựa thử nén e. Bộ tựa thử cắt * Cách gia tải: Có 2 cách gia tải: gia tải bằng cách vặn từ từ và gia tải tự động - Gia tải từ từ: Núm (13) và (14) đóng kín, vặn núm (15) từ từ theo chiều kim đồng

hồ thì tải trọng tác dụng tăng (tốc độ tăng tải tùy thuộc mở nhanh hay chậm). - Gia tải tự động: Núm (13) đóng kín, núm (15) đóng kín nhưng toàn bộ núm (15)

được mở nâng lên. Vặn núm (14) ngược chiều kim đồng hồ đến mức tốc độ gia tải mong muốn thì hệ thống sẽ gia tải tự động với tốc độ đã điều chỉnh.

Cách xả áp lực: Khi hoàn tất thí nghiệm, mở núm (13), đóng núm (14) và (15), tắt máy bằng công tắc (11A); bệ uốn (13) sẽ lần lần xuống đến vị trí thấp nhất.

1.4. Những điều chú ý khi sử dụng máy - Ước lượng (dự toán) tải trọng tối đa dùng để chọn cấp tải trọng; điều chỉnh cấp tải

trọng 3T, 6T, 15T hay 30T (Hình 4) bằng các bánh xe gia tải a, b, c.

Hình 4

- Khởi động máy, điều chỉnh số “0’ của kim chỉ lực ứng với cấp tải trọng bằng cách xoay mặt vòng, phân độ.

- Mô tơ điện (8) dùng điều khiển dầm ngang (7) vào vị trí thích hợp để đặt mẫu thử vào ngàm (10), không nên dùng mô tơ này để gia tải (nếu dùng gia tải có thể cháy mô tơ). Để sử dụng mô tơ, một hộp nút điều khiển (12) ở trước thùng máy gồm 4 nút: nút 0 mở hay đóng dòng điện vào mô tơ, nút E di chuyển dầm ngang (7) lên, nút G di chuyển xuống và nút F ngừng mô tơ.

- Chỉ nên sử dụng đến 2/3 cấp tải trọng đang dùng, nếu sử dụng hết tả trọng sẽ không có lợi cho các van và các ống dẫn dầu trong máy.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

18

3. MÁY KÉO NÉN P – 50 3.1. Công dụng

Máy thử kéo nén được dùng để thử kéo nén các mẫu kim loại và hợp kim, cũng như các sản phẩm chế tạo từ các kim loại và hợp kim đó. Nếu sử dụng các đồ gá phụ, có thể thử ép, uốn cong và thử gấp.

Máy có thể sử dụng trong các nhà máy, trong phòng thí nghiệm, trong các dây chuyền công nghệ khi kiểm nhận và giao nguyên liệu, khi các sản phẩm đã hoàn tất, các nhóm linh kiện đã lắp ráp, cũng như trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học.

3.2. Cấu tạo máy

Hình 5

Máy thử kéo nén kim loại là một cơ cấu bao gồm bộ phận tải lực 1 và bàn điều khiển 2.

Bộ phận tải lực dùng để làm biến dạng và phá hủy mẫu thử. Bàn điều khiển dùng để điều khiển quá trình tải lực lên mẫu thử và kiểm tra lực tải

biến dạng. Bàn điều khiển gồm có: hệ thống bơm với bộ phận điều khiển, đồng hồ đo lực và bộ phận ghi biểu đồ.

Bộ phận tải lực và bàn điều khiển được lắp đặt trên nền máy và nối với nhau bằng các ống dẫn dầu.

Bộ phận tải lực: Bộ phận tải lực 1 có cấu trúc kiểu đứng, với ngàm trên được truyền động thủy lực,

ngàm dưới được truyền động cơ học. Thân máy là một khung tạo bởi đáy 1.2, xà ngang 1.3, xà và đế được nối với nhau

bằng hai trục 1.4, xi lanh công tác 1.5 được đặt trong xà ngang. Khung động cấu tạo bởi

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

19

xà ngang 1.6 và ngàm trên 1.7 được nối với nhau bằng hai thanh xiết 1.8. Khung tựa lên gối hình cầu của piston đứng qua bi và côn. Khung động di chuyển dọc theo hai trục 1.4 nhờ bốn con lăn. Ngàm dưới 1.10 có bộ phận truyền động cơ học để di chuyển, nhờ đó có thể tạo khoảng trống công tác cần thiết, thích ứng với kích thước của mẫu thử. Bộ truyền động của ngàm dưới cấu tạo bởi động cơ điện và cơ cấu truyền động trục vít đặt trong đáy 1.2. Đai ốc 1.11 khớp với trục ren vít 1.12. Ngàm dưới 1.10 được gắn vào đầu trục ren vít 1.12. Trong quá trình di chuyển, trục vít và ngàm được giữ bằng bốn con lăn côn tựa lên các trụ 1.4 để khỏi bị xoay.

Bàn điều khiển Bàn điều khiển 2 là một cơ cấu khối. Trong khoang dưới của bàn điều khiển có đặt

hệ thống bơm, trên đó có gắn khối đo lực. Hệ thống bơm gồm có khoang chứa dầu, khối thiết bị điện và thủy lực, nối với nhau bằng các bản lề để tiện lật nghiêng bàn điều khiển và tiếp xúc dễ dàng với bộ phận thủy lực đặt trong khoang dầu. Bộ phận vẽ biểu đồ gồm giá gắn bút và ru lô.

3.3. Các thông số kỹ thuật Máy P-50 được sử dụng để xác định độ bền kéo và nén của vật liệu như xi-măng,

gạch ngói, gỗ, sắt thép … Tùy theo độ bền vật liệu để sử dụng thang đo lực phù hợp

Máy có 3 thang đo: - Thang (0-10T) - Thang (0-25T) - Thang (0-50T) Không nên xác định lực đo ở phạm vi nhỏ hơn 10% của mỗi thang đo vì đó là phạm

vi chưa cân bằng động của máy, đồng thời không nên xác định lực đo ở phạm vi lớn hơn 90% của mỗi thang đo vì đó là phạm vi quá tải của máy. Để tránh trường hợp quá tải, máy có công tắc tự ngắt. Nên chú ý theo dõi chức năng này.

Máy có bộ phận tự lựa đúng tâm, sử dụng khi thử nén và 3 bộ phận ngàm kẹp sử dụng khi thử kéo gồm 1 bộ ngàm kẹp thử mẫu dẹp và 2 bộ ngàm kẹp thử mẫu trụ tròn 8- 18, 18- 30.

1.3.1. Lực tải giới hạn (tấn) 50

1.3.2. Số dãi tải lực (các thang tải trọng) 3

1.3.3. Vận tốc chuyển động của ngàm khi không tải (mm/ph) 0-100 1.3.4. Khoảng cách tối đa giữa hai ngàm, kể cả hành trình công tác của piston (mm) 1000

1.3.5. Hành trình tối đa của piston trong xi lanh công tác (mm) 320

1.3.6. Khoảng cách từ trục của mẫu thử đến trục của máy (mm) 300 1.3.7. Sai số cho phép của các số đo của máy so với đại lượng đo, kể từ 20% mỗi dãi tải trọng (%) 1

1.3.8. Tỉ lệ của biểu đồ ghi biến dạng 50:1 và 100:1 Theo đơn đặt hàng

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

20

1.3.9. Chiều cao của tung độ trên biểu đồ ứng với giá trị giới hạn của thang tải lực (mm) 320

1.3.10. Công suất tiêu thụ (Kw) 3,80 1.3.11. Kích thước: - Dài - Rộng - Cao (không kể hành trình công tác cả piston)

1753 960

3516 1.3.12. Khối lượng máy (Kg) 2900

3.4. Hướng dẫn sử dụng - Đóng điện cầu dao và bật công tắc bên sườn máy của tủ điện. Đèn xanh bật sáng, hai công tắc bảo vệ dòng điện đặt phía trong tủ điện luôn luôn được bật sẵn. - Chọn thang đo lực phù hợp với mẫu thử. Trong quá trình thử không được thay đổi thang đo. Núm chuyển thang đo ở vị trí cạnh mặt đồng hồ chỉ thị 2.3. Ba thang đo tương ứng với ba chấm đỏ. Nếu quan sát phía sau mặt đồng hồ sẽ thấy 3 piston đo lực tương ứng với 3 chấm đỏ ở núm chuyển thang. - Nếu thử nén, đặt mẫu thử đúng tâm hàn thử, ấn vào công tắc bơm, động cơ bơm dầu sẽ làm việc, chú ý chiều quay động cơ. - Quay vô lăng điều chỉnh lưu lượng theo chiều dương, bệ đặt mẫu sẽ đi lên thực hiện việc nén mẫu. Khi mẫu vỡ hoặc đứt, quay ngược vô lăng theo chiều âm, bệ đặt mẫu sẽ đi xuống.

- Nếu thử kéo, ấn vào một trong hai công tắc , đầu vít me xuống hoặc lên. - Xoay 2 núm kẹp chặt mẫu thử và tiến hành thử. Khi thử kéo xong, xoay hai núm kẹp về vị trí cũ để lấy mẫu ra. Hành trình thử kết thúc.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

21

C. DỤNG CỤ ĐO

1. Chuyển vị kế (đồng hồ so) Đồng hồ so được dùng nhiều trong việc kiểm tra sai lệch hình dáng hình học của chi

tiết gia công như độ côn, độ cong... đồng thời có thể kiểm tra vị trí tương đối giữa các chi tiết lắp ghép với nhau hoặc xác định chuyển vị tại một điểm nào đó thuộc vật thể chịu các tác động bên ngoài (lực, nhiệt độ...) gây biến dạng. Cấu tạo đồng hồ so: (Hình 6) Đồng hồ so được cấu tạo gồm trục di động 1 được gắn liền với cơ cấu thanh răng và bánh răng nằm bên trong đồng hồ so. Khi trục 1 di động, thanh răng chuyển động tịnh tiến làm cho bánh răng quay, dẫn đến kim đồng hồ được gắn trên bánh răng cũng quay theo. Các chi tiết được đặt trong vỏ 2. Mặt đồng hồ thường chia làm 100 vạch cách đều nhau, với các đồng hồ so thường, giá trị mỗi vạch bằng 0,01mm - nghĩa là khi thanh đo trượt lên xuống một đoạn 0,01mm thì kim lớn quay đi một vạch. Khi kim lớn quay hết một vòng (100 vạch) thì thang đo di chuyển một đoạn bằng 0,01mm x 100 vạch = 1mm, lúc đó kim nhỏ trên mặt đồng hồ quay đi một khấc. Vậy giá trị mỗi khấc trên mặt số nhỏ là 1mm. Khi nguyên nhân làm cho trục di động 1 mất đi thì trục 1 tự động trở về vị trí ban đầu nhờ một lò xo gắn liền trục với vỏ. Chú ý khi sử dụng: - Khi sử dụng đồng hồ so, trước hết gá đồng hồ lên giá đỡ, để đo chuyển vị thẳng tại điểm nào đó và theo phương nào đó, ta phải đặt đồng hồ so sao cho đầu dưới của trục 1 tỳ đúng vào điểm cần đo và phương của trục phải trùng với phương đo độ dịch chuyển. - Đồng hồ so là loại dụng cụ đo có độ chính xác cao, vì vậy trong quá trình sử dụng cần hết sức nhẹ nhàng, tránh va đập. Không nên dùng tay ấn vào đầu đo làm thanh đo di chuyển chuyển mạnh. Đồng hồ so phải luôn được gá ở trên giá đỡ, khi sử dụng xong phải đặt đồng hồ vào đúng vị trí ở trong hộp. Không để đồng hồ ở chỗ ẩm. Không nên tháo các nắp của đồng hồ so ra. 2. Tenxơ mét MK-3 (Ten xơ mét đòn MK-3)

Ten xơ mét MK-3 dùng để đo biến dạng bé.

1 2

Hình 6

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

22

Hình 7

Hình 7 trình bày sơ đồ ten xơ mét MK-3 gá trên mẫu thử. Nó gồm chuẩn đo (1), 2 đầu có 2 chân: chân (2) dạng dao cố định, chân (3) dạng dao di động, 2 chân này gắn chặt mẫu dao di động (3) có thể quay quanh chốt (4) và làm chuyển động trục của chuyển vị kế (5).

Khi mẫu biến dạng, dao di động quay quanh chốt (4) và đẩy trục chuyển vị kế (5) đi lên.

Kim chỉ thị trên mặt số của chuyển vị kế quay và chỉ cho ta độ di chuyển của đầu dưới chuyển vị kế đồng thời cũng chính là độ di chuyển của chân dao di động vì khoảng cách từ điểm tỳ của đầu trục chuyển vị kế đến chốt (4) và từ chốt (4) đến chân dao di động (3) dài bằng nhau.

Nếu chiều dài của chuẩn đo (khoảng cách giữa 2 chân dao) (3) và (2) là Lo thì sau khi mẫu bị biến dạng độ dãn của Lo là L sẽ đọc được nhờ chuyển vị kế (5). Từ đó có thể định được biến dạng tương đối . 3. Tenxơ mét đòn (Kiểu TP-794)

Hình 8 giới thiệu sơ đồ ten xơ mét đòn. Trên khung (1) của ten xơ mét có lưỡi dao cố định (2), lưỡi dao di động (3) dạng hình thoi tỳ lên khung (1), khoảng cách giữa hai lưỡi dao là chuẩn đo L của ten xơ mét. Khi đo biến dạng ta cặp ten xơ mét vào mẫu sao cho 2 lưỡi dao tỳ lên mặt mẫu.

Khi mẫu biến dạng, lưỡi dao (3) quay quanh điểm tỳ trên khung (1) thanh (4) quay theo (đường nét đứt trên hình vẽ) đẩy kim chỉ thị (5) quay trên mặt chia độ (6). Số đọc trên mặt (6) cho chúng ta độ biến dạng L của chuẩn đo. Thông thường mỗi vạch của mặt (6) ứng với độ di chuyển là 0,001 mm (hệ số khuếch đại là m = 1000) và chuẩn đo L dài 20 mm (nếu dùng lưỡi dao phụ có thể đến 200 mm)

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

23

Hình 8

4. Tấm điện trở 4.1. Nguyên lý của phương pháp đo Phương pháp đo biến dạng bằng điện trở dựa trên sự thay đổi của dây điện trở tỉ lệ bậc nhất với sự thay đổi chiều dài dây. Như đã biết trị số điện trở R của dây điện trở là:

RF

S: Điện trở suất : Chiều dài dây F: Diện tích mặt cắt ngang của dây Sự thay đổi tương đối của điện trở là:

dR dS d dFR S F

Mà d

: Biến dạng dài tương đối của dây điện trở và nếu gọi r là bán kính của dây

điện trở, ta sẽ có:

2

2 2 2dF rdr drF r r

Vì drr

chính là biến dạng ngang tương đối của dây điện trở , là hệ số poát xông.

Do đó: 2dR dSR S

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

24

Nếu bỏ qua sự thay đổi của điện trở suất dSS

ta sẽ có sự thay đổi tương đối của điện trở

là:

(1 2 )dR KR

Trong đó: 1 2K là hằng số đối với mỗi loại vật liệu làm điện trở và gọi là hệ số nhạy của dây điện trở. Đối với kim loại 0,3 0,5 nên 1,6 2K . Nhưng thực tế trị số K đo được thường là

1,6 2,5K vì điện trở suất của vật liệu dây điện trở cũng thay đổi.

Dựa vào nguyên lý trên, người ta chế tạo ra tấm điện trở để đo biến dạng.

4.2. Cấu tạo Tấm điện trở gồm có một nền bằng giấy cách điện hoặc bằng chất dẻo, trên nền dán

dây điện trở (Hình 9) hai đầu của dây điện trở được hàn với hai đoạn dây dẫn. Chiều dài của tấm điện trở gọi là chuẩn đo của tấm điện trở, chuẩn đo có trị số từ 2,5; 5; 10; 20 cho đến 50 mm, trị số của tấm điện trở thông thường từ 100 đến 200 có khi đến 600 . Dây điện trở thường dùng là dây công-stăng-tan, niken-crôm … Đường kính của dây từ 0,02 – 0,05 mm.

Hình 9

Muốn đo biến dạng tại điểm nào trên chi tiết, ta dán tấm điện trở vào điểm đó sao cho phương chuẩn đo của tấm điện trở trùng với phương cần đo biến dạng. Keo dán là loại đặc biệt sao cho bảo đảm biến dạng của điện trở cũng chính là biến dạng của vật mẫu và ảnh hưởng đối với điều kiện bền ngoài như nhiệt độ, độ ẩm … là không đáng kể.

4.3. Phương pháp đo Để đo biến dạng bằng tấm điện trở, người ta thường

dùng cầu Uýt-stơn (Wheaston) và một bộ khuếch đại có chỉ thị kế thường được gọi là máy đo biến dạng.

Khi cần cân bằng Ig = 0, ta có điện áp tại C (UC) bằng điện áp tại D (UD):

UC – UA = UD – UA

Và UB – UC = UB – UD

Hay R1I1 = R4I2 R2I1 = R3I2

R1R2 = R2R4 Hình 10

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

25

Nếu R1 là điện trở được dán vào vật mẫu (gọi là điện trở công tác R1) thì khi mẫu biến dạng làm Rđ

thay đổi và cầu không còn cân bằng nữa ( 0gI ) C DU U kim điện kế G bị lệch đi, ta đọc được cường độ dòng điện Ig qua điện kế G.

Nếu thay điện kế G bằng một máy khuếch đại và phân độ khắc theo độ biến dạng tương ứng thì chúng ta đọc được trực tiếp độ biến dạng trên máy.

Thường người ta dùng tấm điện trở R4 giống cùng đặc tính của Rđ để khử ảnh hưởng của môi trường bên ngoài (nhiệt độ, độ ẩm …) đối với sự cân bằng của điện trở. Điện trở này gọi là điện trở sung hay điện trở bù Rb.

Hình 11

Chú ý: Những hình thức thông dụng của tấm điện trở. 5. Dụng cụ cơ khí đo biến dạng và chuyển vị 5.1. Ten xơ mét quang học

Hình 12

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

26

Ten xơ mét quang học là một dụng cụ khuếch đại dùng để đo biến dạng bé. Hệ thống của dụng cụ này gồm: một thanh bằng kim loại tuyệt đối cứng (1) (còn gọi là chuẩn đo), một đầu có mấu nhọn, đầu kia có rãnh V. Con dao hình thoi (2) một cạnh chạm vào mẫu (3), một cạnh được giữ cố định vào đáy rãnh V (xem hình vẽ); trên con dao có gắn liền 1 trục, đầu trục mang một gương phẳng phản chiếu. Một cây thước thẳng phân độ đến mm gắn vào hệ thống chân ba (5) và chân ba này có mang thêm ống kính (6), ống kính có thể điều chỉnh để nhìn rõ ảnh của thước phản chiếu qua gương được.

Dùng ten xơ mét quang học để tìm một cách gián tiếp độ biến dạng tương ứng với đoạn 0 ban đầu của mẫu thử dưới tác dụng của lực P: khi chưa tác dụng lực, gương ở vị trí ban đầu, nhìn qua ống kính ta đọc được số đọc A trên cây thước; khi tác dụng lực P vào mẫu thử thì đoạn mẫu thử 0 giãn ra một đoạn là làm đầu tiếp xúc với mẫu của con dao hình thoi di chuyển theo; gương quay một góc và tia phản chiếu quay 1 góc 2 do đó ta đọc được số đọc B trên cây thước.

Gọi khoảng cách AB = b, khoảng cách từ gương đến cây thước là L, đường chéo lớn của con dao hình thoi là a như hình vẽ, vì là góc nhỏ nên ta có:

sina

2 2 btgL

Từ đây suy ra 2a bL

Ta thấy hiệu số đọc b trên cây thước ứng với độ giãn của mẫu thử liên hệ với nhau bởi độ phóng đại

2Lma

Như vậy rõ ràng từ một độ biến dạng bé chúng ta đã dùng dụng cụ khuếch đại để đọc được một trị số lớn thông qua hệ số phóng đại m.

Thí dụ với a = 4,5 mm, L = 2250 mm thì độ phóng đại là:

2 2250 10004,5

m

Chúng ta có thể thay đổi m bằng cách thay đổi L, L càng lớn ta có độ phóng đại càng lớn nhưng vì khoảng cách L giữa thước và ống kính càng xa nên số đọc không rõ. 5.2. Panme Panme là loại dụng cụ đo chính xác 0,01mm. Có nhiều loại Panme: Đo ngoài, đo trong, đo sâu, đo ren... Tất cả đều dựa trên nguyên tắc chuyển động của vít và đai ốc, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến đi lại của đầu đo. Nếu vít có bước ren là S thì khi vít quay n vòng, đầu đo sẽ đi được một đoạn L= n.S mm. Nguyên lý này cũng được ứng dụng nhiều trong các dụng cụ đo và máy đo khác. Pame được để đo các kích thước dài, rộng, độ dầy, đường kính ngoài các chi tiết. Cấu tạo panme: Thân 1 trên đó có ghép chặt đầu đo cố định số 2 và ống 4. Ống 5 mang đầu đo động 3 chuyển động tương đối với ống 4 nhờ khớp ren vít.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

27

Hình 13

Trên ống 4 chia khấc 1mm và 0,5mm, trên mặt côn của ống 5 được chia ra 50 vạch, bước ren vít là 0,5mm. Vì vậy, khi ống 5 quay đi một vạch (quay 1/50 vòng) thì sẽ tịnh tiến được một đoạn L = 0,5 x1/50 = 0,01mm, hay giá trị mỗi vạch trên mặt côn của ống 5 là 0,01mm.

Dựa vào mép ống động 5, đọc được số milimét và nửa milimét ở trên ống cố định số 4.

Dựa vào vạch chuẩn trên ống cố định số 4, đọc được số phần trăm milimét ở trên mặt côn của ống động số 5. Thí dụ: Đọc trị số đo trên panme như ở hình vẽ.

Hình 14

Theo mép ống 5 ta đọc được 8,5mm trên ống 4. Theo vạch chuẩn trên ống 4, ta đọc được 0,32mm ở trên mặt côn của ống 5. Như vậy trị số đo được là: 8,5 + 0,32 = 8,82mm. Chú ý khi sử dụng: - Trước khi đo, phải kiểm tra xem panme có chính xác không, kiểm tra độ phẳng và độ song song của hai mặt đo trên các đầu đo. Panme chính xác khi hai mỏ tiếp xúc đều và khít với nhau thì vạch "0" trên mặt côn của ống 5 thẳng hàng với vạch chuẩn trên ống 4, vạch "0" trên ống 4 trùng với mép ống 5 (đối với loại panme 0 - 25 mm). - Không được dùng panme đo khi vật đang quay, không đo các vật thô, bẩn. Không vặn trực tiếp ống 5 để đầu đo ép vào vật đo sẽ làm hỏng khớp ren vít. Khi hai đầu đo vừa tiếp xúc với vật đo, cần vặn núm 6, giữa núm 6 và ống 5 được liên kết bằng ly hợp vấu một chiều. - Các mặt đo của thước cần phải giữ gìn cẩn thận, tránh để rỉ sét và bị bụi cát hoặc phoi kim loại mài mòn. Cần tránh những va chạm làm sây sát hoặc biến dạng đầu đo. Trước khi đo phải lau sạch mặt đo của panme và vật đo.

1

2 3 4 5 6

0 5 30

35

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

28

5.3. Thước cặp Là loại thước được sử dụng phổ biến trong các phân xưởng, nhà máy, phòng thí

nghiệm... Thước cặp có thể đo trực tiếp đường kính ngoài, đường kính trong, chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều sâu..., phạm vi đo của thước rất rộng.

Thước cặp 1/10 đo chính xác được 0,1mm nên thường dùng để đo những kích thước chính xác thấp. Thước cặp1/20 và 1/50 đo chính xác được 0,05mm và 0,02mm nên thường dùng để đo những kích thước tương đối chính xác. Cấu tạo thước cặp:

Hình 15

Thân thước chính 1 mang hai mỏ đo cố định, trên thân có chia khoảng kích thước theo milimét. Trên khung trượt 2 mang hai mỏ động, du xích và vít 3.

Để dể dàng đọc chính xác những phần lẻ của milimét, du tiêu của thước cặp được cấu tạo theo nguyên lý sau:

Khoảng cách giữa hai vạch trên du tiêu nhỏ hơn khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính. Cứ n khoảng trên du tiêu thì bằng (2.n - 1) khoảng trên thước chính. Như vậy, nếu gọi khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính là a, khoảng cách hai vạch trên du tiêu là b, ta có biểu thức: a.(2.n - 1) = b.n Từ biểu thức trên ta có: 2.a.n – b.n = a 2.a – b = a/n Tỷ số a/n là giá trị của mỗi vạch trên du tiêu hay gọi là giá trị của thước. Dựa trên nguyên lý, người ta chế tạo du tiêu của các thước cặp như sau: Khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính a = 1mm. Thước cặp 1/10: Du tiêu chia n = 10 nên a/n = 1/10 = 0,1mm tức là giá trị của thước là 0,1mm. Thước cặp 1/20: Du tiêu chia n = 20 nên a/n = 1/20 = 0,05mm tức là giá trị của thước là 0,05mm. Thước cặp 1/50: Du tiêu chia n = 50 nên a/n = 1/50 = 0,02mm nên giá trị của thước là 0,02mm. Ở thước cặp 1/10 lấy 19mm chia du tiêu ra 10 khoảng và thước cặp 1/20 lấy 39mm chia du tiêu ra làm 20 khoảng. Cách đọc trị số đo trên thước cặp:

1 2 3

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

29

Khi đo, xem vạch "0" của du tiêu ở vị trí nào của thước chính, ta đọc phần nguyên của kích thước ở trên thước chính. Xem vạch nào của du tiêu trùng với vạch của thước chính, ta đọc phần lẻ của kích thước theo vạch đó của du tiêu (tại vị trí trùng nhau). Kích thước đo được xác định theo biểu thức sau: L = m + k.a/n Trong đó: L: Kích thước đo. m: Số vạch của thước chính nằm phía trái vạch số " 0 " của du tiêu. k: là vạch của du tiêu trùng với vạch của thước chính. a/n: là giá trị của thước. Thí dụ:

m: vạch thứ 24; k: vạch thứ 6 trên du tiêu. a = 1mm; n = 10. Vậy kích thước đo được là: L = m + k. a/n = 24 + 6.1/10 = 24,6 mm Thí dụ:

m: vạch thứ 31; k: vạch thứ 13 trên du tiêu a = 1mm; n = 20 Vậy kích thước đo được là: L = m + k. a/n = 31 + 13.1/20 = 31,65mm. 5.4. Các chú ý khi sử dụng:

- Trước khi đo cần kiểm tra xem thước có chính xác không. Thước chính xác khi hai mỏ khít vào nhau thì vạch " 0 " của du tiêu trùng với vạch " 0 " của thước chính và vạch cuối cùng trên du tiêu phải trùng với vạch tương ứng trên thước chính, nghĩa là đối với thước cặp độ chính xác 1/10mm – vạch tương ứng là 19, thước cặp độ chính xác 1/20mm – vạch tương ứng là 39.

0 5 10

20 30 40

Du tiêu

30 40

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Du tiêu

30 40 50 60 70

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

30

- Khi đo, cần giữ cho mặt phẳng của thước song song với kích thước cần đo, đẩy nhẹ khung trượt 2 sao cho hai mỏ đo tiếp xúc với vật đo, có thể vặn vít 3 để khung trượt 2 được giữ cố định trên thân thước 1.

- Không được dùng thước để đo vật đang quay, không đo các mặt thô, bẩn. Không ép mạnh hai mỏ đo vào vật đo, làm như vậy kích thước đo được không chính xác và thước bị biến dạng.

- Thước đo xong phải đặt đúng vị trí ở trong hộp, không đặt thước chồng lên các dụng cụ khác hoặc đặt các dụng cụ khác lên thước

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

31

D. CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

Bài 1. Thí nghiệm kéo 1.1. Mục đích thí nghiệm

Tìm sự liên hệ giữa lực và biến dạng của vật liệu khi kéo mẫu, từ đó xác định đặc trưng cơ tính của vật liệu bao gồm:

- Giới hạn chảy ch

- Giới hạn bền b

- Độ dãn dài tương đối khi đứt %

- Độ thắt tương đối % 1.2. Cơ sở lý thuyết

Thanh chịu kéo hay nén đúng tâm là thanh mà trên mọi mặt cắt ngang chỉ có một thành phần lực dọc Nz.

Các giả thuyết làm cơ sở tính toán cho thanh chịu kéo hay nén đúng tâm: - Giả thuyết mặt cắt ngang: Mặt cắt ngang ban đầu là phẳng và thẳng góc với

trục của thanh thì sau khi biến dạng vẫn phẳng và thẳng góc với trục của thanh.

- Giả thuyết về các thớ dọc: Trong quá trình biến dạng các thớ dọc không ép lên nhau, cũng không đẩy nhau, các thớ dọc của thanh trước và sau khi biến dạng vẫn song song với nhau.

- Dưới tác dụng của lực kéo hay nén đúng tâm, trên mặt cắt ngang chỉ có một thành phần ứng suất pháp z

- Quan hệ giữa ứng suất và lực:

FP z (Kg/mm2, N/mm2) (1)

1.3. Mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm có tiết diện mặt cắt ngang hình tròn (theo TCVN 197 - 66).

1.4. Dụng cụ thí nghiệm - Thước kẹp. - Dụng cụ kẻ vạch trên mẫu.

1.5. Chuẩn bị thí nghiệm

L

R d0

Hình 16

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

32

- Đo kích thước L0, d0 ban đầu. - Khắc vạch trên mẫu. (Hình 17)

- Dự đoán giới hạn bền của vật liệu để định cấp tải trọng thích hợp:

Sô boä

Sô boä

0

BB

PF

Với thép: Sô boä 250 60 /B kg mm

- Điều chỉnh cấp tải trọng, điều chỉnh kim trên đồng hồ đo lực về 0. - Điều chỉnh hai ngàm kẹp của máy kéo – nén thích hợp với hai đầu kẹp mẫu. - Đặt mẫu vào ngàm kẹp và kẹp chặt mẫu, kiểm tra kim chỉ lực, kiểm tra bộ phận vẽ

biểu đồ.

1.6. Tiến hành thí nghiệm - Thí nghiệm kéo được tiến hành trên máy kéo – nén. - Điều khiển máy cho tăng lực từ từ. - Trong quá trình kéo mẫu, chú ý đọc trị số lực chảy Pch và lực bền Pb trên đồng hồ lực. - Khi mẫu đứt, xả áp lực dầu, tắt máy và lấy mẫu ra khỏi máy. 1.7. Tính toán kết quả (Đối với vật liệu thép dẻo)

- Tính giới hạn chảy: 0

chch F

P

- Tính giới hạn bền: 0

bb F

P

- Chấp liền mẫu đứt lại, tùy theo mẫu đứt nằm trong 4 khoảng chia đầu hay các

khoảng còn lại (Hình 18) mà ta có cách đo L1 như sau:

d0

Vaïch trung taâm

< d0 < d0

L0 = 10d0 = 10 khoaûng chia

d0

Hình 17

4 khoảng chia đầu các khoảng chia còn lại

4 khoảng chia đầu

Hình 18

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

33

- Khi mẫu đứt rơi vào 1 trong 4 khoảng chia đầu (Hình 19): Chọn vạch gần vết đứt nhất làm vạch mốc đo chiều dài S của 5 khoảng chia hướng vào giữa mẫu. chiều dài L1 = 2S.

- Khi mẫu đứt nằm trong các khoảng còn lại (Hình 20): Chọn vạch gần vết đứt nhất làm vạch mốc. Lấy từ vạch mốc sang hai bên, mỗi bên 5 khoảng chia. Đo chiều dài của 5.2 = 10 khoảng chia này ta sẽ được L1. - Tính độ dãn dài tương đối khi đứt:

100.L

LL %

0

01 (2)

- Đo đường kính d1 tại tiết diện thắt nhỏ nhất, tính F1 , tính độ thắt tương đối:

100.F

FF %

0

10 (3)

1.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm

- Vẽ biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa lực P và biến dạng l. - Nhận xét tiết diện mặt cắt bị phá hỏng (tiết diện chỗ bị đứt).

Veát ñöùt

S = Chieàu daøi 5 khoaûng chia Hình 19

Vết đứt Vạch mốc

L1 = Chiều dài 10 khoảng chia

Hình 20

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

34

Bài 2 Thí nghiệm nén mẫu gang

2.1. Mục đích thí nghiệm

Tim sự liên hệ giữa lực và biến dạng của vật liệu khi nén mẫu, từ đó xác định đặc trưng cơ tính của vật liệu bao gồm:

- Giới hạn chảy ch đối với thép

- Giới hạn bền b đối với gang

2.2. Cơ sở lý thuyết Xem phần 1

2.3. Mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm có dạng hình trụ, đường kính d0, chiều cao h:

0

1 3hd

2.4. Dụng cụ thí nghiệm

- Mẫu thí nghiệm - Thước kẹp

2.5. Chuẩn bị thí nghiệm - Đo kích thước d0 và h

- Dự đoán giới hạn bền của vật liệu để định cấp tải trọng thích hợp: Sô boä

Sô boä

0

BB

PF

+ Đối với gang khi chịu nén: Sô boä 290 110 Kg/mmB

- Điều chỉnh cấp tải trọng, điều chỉnh kim trên đồng hồ đo lực về 0 - Điều chỉnh hai ngàm nén của máy kéo – nén thích hợp với chiều cao của mẫu. - Đặt mẫu vào ngàm nén, chú ý đặt mẫu sao cho nén được đúng tâm, kiểm tra kim chỉ lực, kiểm tra bộ phận vẽ biểu đồ. 2.6. Tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm nén được tiến hành trên máy kéo – nén P50. - Điều khiển máy cho tăng lực từ từ. - Trong quá trình nén mẫu: Đối với vật liệu gang, theo dõi và đọc trị số lực bền Pb, lúc

này mẫu bị phá hỏng - Xả áp lực dầu, tắt máy và lấy mẫu ra khỏi máy.

2.7. Tính toán kết quả

Hình 21

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

35

- Đối với gang, tính giới hạn bền: bb

o

PF

2.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm - Vẽ biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa lực P và biến dạng l . - Nhận xét tiết diện mặt cắt bị phá hỏng.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

36

Bài 3 Xác định mô đun đàn hồi trượt G

3.1. Mục đích thí nghiệm Nhằm xác định mô đun đàn hồi trượt G của thép và kiểm nghiệm định luật Hooke.

3.2. Cơ sở lý thuyết Khi xoắn thuần túy thanh mặt cắt ngang hình tròn, góc xoắn tương đối giữa hai mặt cắt ngang A và B cách nhau một đoạn LAB là:

J.GL.M

= P

ABzAB P

ABABz

J.L.M

= G

(4)

Trong đó: MZ: mômen xoắn. JP: mômen quán tính độc cực của mặt cắt ngang.

Nếu xác định được MZ, JP, LAB và đo được AB thì có thể suy ra môđun đàn hồi

trượt G. 3.3. Mô hình thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm là Dầm có tiết diện là hình tròn, một đầu được ngàm chặt, đầu

kia tựa trên ổ lăn. Thanh 2 và móc treo dùng để treo các quả cân tạo ra mômen xoắn MZ. Khoảng giữa ngàm và ổ lăn có gắn hai thanh ngang tại A và B, ở đầu mỗi thanh ngang tại A’ và B’ Có đặt hai chuyển vị kế.

7

1. Quaû caân. 2. Thanh treo quaû caân. 3. OÅ laên. 4. Ñoàng hoà so. 5. Thanh ngang. 6. Daàm. 7. Ngaøm.

LAB

Hình 22

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

37

Khi đặt quả cân, Dầm 6 chịu xoắn thuần tuý. Nhờ chuyển vị kế đo được chuyển vị A’ và B’ tại vị trí A’ và B’, từ đó tính góc xoắn A và B tại vị trí A và B (là góc xoắn tuyệt đối giữa mặt cắt ngang A và B so với ngàm) Vì góc xoắn bé nên ta có:

aA' = A

; a

'B = B ;

a'B'A BAAB

(5)

3.4. Dụng cụ thí nghiệm - Thước kẹp. - Bộ phận treo cân và các quả cân.

3.5. Chuẩn bị thí nghiệm

- Đo đường kính d của mẫu, đo các khoảng cách LAB, a và b, tính 32d. = J

4

P

- Đặt các chuyển vị kế tựa vào thanh ngang như hình vẽ. - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm như sau:

Số đọc trên chuyển vị kế Lần đặt tải thứ i

Tải trọng Pi (Kg)

A’i B’i

1 P1 A’1 B’1

2 P2 A’2 B’2

3 P3 A’3 B’3

… … … …

n Pn A’n B’n

3.6. Tiến hành thí nghiệm

- Xem trọng lượng móc treo và thanh 2 là tải trọng ban đầu P1, đọc các trị số A’1 và B’1 trên chuyển vị kế. (Có thể điều chỉnh các số đọc này về 0).

- Lần lượt đặt các quả cân có khối lượng 0.5 Kg vào móc treo, đọc các trị số A’i và B’i tương ứng trên các chuyển vị kế ( n 1 = i ). 3.7. Tính toán kết quả - Ứng với mỗi tải trọng Pi, theo 3.1 suy ra:

4'i

'i

ABi4AB

i

ABi

PABi

ABZi d

32.BA

L.b.a.p.d32.L . .bP =

J. L . M = G

(Kg/mm2)

- Vậy Mô đun đàn hồi trượt G của phép đo sẽ là:

n

GG

n

1ii

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

38

3.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm - Nhận xét về sự tuyến tính của các số đọc trên các chuyển vị kế (kiểm nghiệm định luật Hooke). - So sánh kết quả G tìm được bằng thí nghiệm với G được tính theo công thức:

)1(2

E =G

(6)

với E và có được từ thí nghiệm hay từ bảng tra. Tính sai số %.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

39

Bài 4 Xác định mô đun đàn hồi E của vật liệu và góc xoay trong dầm chịu uốn

ngang phẳng

4.1. Mục đích thí nghiệm Xác định mô đun đèn hồi E của thép, thông qua đó kiểm nghiệm lại định luật Hooke. 4.2. Cơ sở lý thuyết

- Xét dầm Consol liên kết, chịu lực như hình 23 - Dưới tác dụng của tải trọng P nằm trong mặt phẳng quán tính chính trung tâm,

dầm sẽ chịu uốn ngang phẳng. Sử dụng những phương pháp tính chuyển vị đã học ta sẽ có các kết quả sau:

3

23

23

;3

; 73 2

.3 2

BB

x

B A BBA

x x

B C CCC

x x

PLyEJ

PL L LPLyEJ EJ

P L L LPLyEJ EJ

- Dùng chuyển vị kế để đo trực tiếp các chuyển vị trên, các đại lượng: LB, LC, LA, J, P đều được xác định dẫn đến các kết quả cần tìm sẽ là:

3

23

23

;3

: 83 2

:3 2

B

B x

B A BB

A x A x

B C CC

C x C x

PLEy J

PL L LPLHay Ey J y J

P L L LPLHay Ey J y J

- Vì đường đàn hồi của dầm trong đoạn AB là bậc nhất nên có thể xác định góc xoay của mặt cắt ngang tại B thông qua chuyển vị:

A B C D

y C

LC

LB

LA

y A y B

B

Hình 23

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

40

(9)A BB

A B

y yL L

4.3. Mô hình thí nghiệm - Mô hình thí nghiệm là một thanh thẳng có tiết diện hình chữ nhật cạnh bxh. Đầu D

được ngàm chặt, đầu A tự do. Tại A và C đặt 2 chuyển vị kế để đo chuyển vị đứng của dầm, tại B đặt móc để treo các quả cân.

- Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trên hình 24 4.4. Dụng cụ thí nhiệm

- Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so.

- Bộ phận treo cân và các quả cân. 4.5. Chuẩn bị thí nghiệm

- Đo các kích thước b, h của mẫu. - Đo các khoảng cách LA, LB, LC

- Xác định Momen quán tính: 3

12bhJ

- Gá các chuyển vị kế, móc treo quả cân vào đúng vị trí thích hợp - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm:

Trị số chuyển vị Lần đặt tải thứ i

Tải trọng Pi (Kg) yAi yCi

1 P1 yA1 yCi

2 P2 yA2 yC2

3 P3 yA3 yC3

… … … …

A

B

C

D

P

LLLA

Hình 24

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

41

n Pn yAn yCn


- Xem trọng lượng móc treo cân là P1, ghi nhận các số đọc trên chuyển vị kế yA yC (có thể điều chỉnh kim đồng hồ về 0 khi đã có móc treo).

- Lần lượt đặt các quả cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc các trị số yAi, yCi tương ứng trên chuyển vị kế và ghi kết quả vào bảng.

- Kiểm soát kết quả bằng sự tuyến tính giữa Pi và các số đọc được. Vì P không đổi thì yA và yC cũng không đổi. Nếu sai lệch nhiều cần phải xem lại cách đặt các chuyển vị kế hay cách bố trí thí nghiệm.

4.7. Tính toán kết quả - Ứng với mỗi lần chất tải thứ i, áp dụng (3.2) tính được Ei tương ứng:

23 .. ;.3 .2

i B A Bi B

iAi x Ai x

P L L LP LEy J y J

Hoặc 23 ...3 .2

i B C Ci C

iCi x Ci x

P L L LP LEy EJ y EJ

- Khi tiến hành n lần đo thì giá trị của Mô đun đàn hồi cần đo là: 1

n

ii

Tbình

EE

n

- Tương tự ứng với mỗi lần chất tải thứ i ta cũng tính được góc xoay Bi tương ứng:

Ai BiBi

Ai Bi

y yL L

- Vẽ đồ thị biểu diễn sự liên hệ giữa chuyển vị thẳng và góc xoay theo tải trọng P

4.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm - Nhận xét về sự tuyến tính của các số đọc khi số gia tải trọng không đổi. - Nhận xét sai số giữa kết quả thí nghiệm với kết quả theo lý thuyết:

thuyeát - keát quaû thöïc nghieäm soá cuûa pheùp ño = .100%

thuyeátkeát quaû lyù

Saikeát quaû lyù

- Tìm nguyên nhân gây ra sai số (nếu có)

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

42

Bài 5 Xác định chuyển vị thẳng đứng của bản phẳng chịu uốn

5.1. Mục đích thí nghiệm Xác định chuyển vị thẳng đứng tại một mặt cắt bất kỳ của bản phẳng chịu uốn theo công thức lý thuyết và thực nghiệm. 5.2. Cơ sở lý thuyết

Xét bản phẳng chịu liên kết, chịu lực như hình 25

Dưới tác dụng của tải trọng P nằm trong mặt phẳng quán tính chính trung tâm, bản phẳng sẽ chịu uốn ngang phẳng. Sử dụng những phương pháp tính chuyển vị đã học theo phương pháp giải tích hoặc phương pháp năng lượng ta sẽ tính được chuyển vị thẳng đứng của mặt cắt qua D.

Phương trình đường đàn hồi đoạn AB như sau:

3lz0

zl815

ΕJΡ

9z

ΕJΡzy 2

3

AB

Phương trình đường đàn hồi đoạn BC như sau :

lz3l

162l

ΕJΡz

162l

ΕJ19P

6lz

ΕJΡ

81z

ΕJΡzy

3223

BC

Để tính chuyển vị thẳng đứng của D, thay vào phương trình trên ta được kết quả

tính theo lý thuyết. Trên mô hình cụ thể thì các giá trị được biết sẽ là:

Mô đun đàn hồi E của vật liệu thực nghiêm

Nếu là thép, ta chọn 24

cmkN2.10Ε

Chiều dài chi tiết đo L

Hình 25

L/3

L=900mm

CDB

P A

LD

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

43

Bề rộng chi tiết đo b

Chiều cao chi tiết đo h Ta sẽ tính được Mô men quán tính chính trung tâm J của mặt cắt. - Dùng chuyển vị kế để đo trực tiếp chuyển vị thẳng đứng tại mặt cắt cần tìm, ta so

sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm.

5.3. Mô hình thí nghiệm - Mô hình thí nghiệm là một bản phẳng có tiết diện hình chữ nhật cạnh bxh. Đầu A

và C là liên kết gối đở . Tại D đặt chuyển vị kế để đo chuyển vị đứng của dầm tương ứng cới mặt cắt qua D. Tại B đặt móc để treo các quả cân Pi .

- Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trên hình 25. 5.4. Dụng cụ thí nhiệm

- Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so. - Bộ phận treo cân và các quả cân.

5.5. Chuẩn bị thí nghiệm - Đo các kích thước b, h của mẫu. - Đo các khoảng cách trên mẫu.

- Xác định Mô men quán tính: 3

12bhJ

- Gá chuyển vị kế, móc treo quả cân vào đúng vị trí thích hợp. - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm:


Tải trọng Pi (Kg) YDi YGi

1 P1 YD1 YG1

2 P2 YD2 YG2

3 P3 YD3 YG3

… …

n Pn YDn YGn

5.6. Tiến hành thí nghiệm: - Xem trọng lượng móc treo cân là P1, ghi nhận các số đọc trên chuyển vị kế yD , yG,

với G là một điểm bất kỳ trên bản phẳng (có thể điều chỉnh kim đồng hồ về 0 khi đã có móc treo).

- Lần lượt đặt các quả cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc các trị số tương ứng trên chuyển vị kế và ghi kết quả vào bảng.

5.7. So sánh kết quả:

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

44

- Ứng với mỗi lần chất tải thứ i, áp dụng công thức lý thuyết ta có thể so sánh với kết quả thực nghiệm:

5.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Nhận xét sai số giữa kết quả thí nghiệm với kết quả theo lý thuyết:



Saikeát quaû lyù

- Tìm nguyên nhân gây ra sai số (nếu có). Lưu ý: Mặt cắt qua G là mặt cắt bất kỳ mà giáo viên chọn lựa để tăng thêm độ khó của bài thực hành.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

45

Bài 6 Xác định mô đun đàn hồi E và mô đun đàn hồi trượt G của vật liệu chịu uốn

xoắn đồng thời

6.1. Mục đích thí nghiệm - Thiết lập mối liên hệ giữa mô đun đàn hồi E và mô đun đàn hồi trượt G của vật

liệu. - Xác định mô đun đàn hồi E, G của thép.

6.2. Cơ sở lý thuyết - Xét trục chịu uốn xoắn đồng thời như hình vẽ. - Dưới tác dụng của tải trọng P nằm trục sẽ chịu uốn xoắn đồng thời. Sử dụng

những công thức tính chuyển vị ta sẽ có kết quả sau: 6.3. Mô hình thí nghiệm

- Mô hình thí nghiệm là một trục tròn đường kính d. Đầu D được ngàm chặt, đầu B tự do. Tại H đặt chuyển vị kế để đo chuyển vị đứng của điểm H, tại A đặt móc để treo các quả cân.

- Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trên hình 26. Mô hình thí nghiệm là trục tròn dường kính d, một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại

gắn thanh treo tải. Trục BD chịu uốn và xoắn đồng thời. Dời tải trọng P về B ta được lực P và momen xoắn M = P.LA Khi đặt tải thì chuyển vị kế đặt tại H cho ta biết chuyển vị thẳng đứng của điểm H.

Giá trị này bao gồm chuyển vị thẳng đứng tại C do trục chịu uốn và chuyển vị xoay của mặt cắt qua C do trục bị xoắn, tương ứng với bán kính CH. Nên ta có:

x

CBCC EJ

LLPLY632

JGLPL

JGLM CAC

CDZ

CD ..

..

JG

LLPLEJ

LLPLY HCA

x

CBCH .

..632

Mà GEEG .1212

41.02 dJJ x

CDHcH LyY

CDHcH LyY

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

46

Biến đổi ta có: xiH

HCAiCBCii JY

LLLPLLLPG

112...1632

6.4. Dụng cụ thí nhiệm

- Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so. - Bộ phận treo cân và các quả cân.

6.5. Chuẩn bị thí nghiệm - Đo các kích thước của mẫu. - Đo các khoảng cách LA, LB, LC ,LH

- Xác định Momen quán tính: .05,0 4dJ x

- Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm:

Hình 27

P.LB

P.LA

Mx

Mz

Hình 26

A

B

P

LA

C

LH

H

D LB LC

d

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

47


Tải trọng Pi (Kg) YHi YMi

1 P1 YH1 YM1

2 P2 YH2 YM2

3 P3 YH3 YM3

… … n Pn YHn YMn


- Bỏ qua trọng lượng móc treo cân , ghi nhận các số đọc trên chuyển vị kế YHi, (có thể điều chỉnh kim đồng hồ về 0 khi đã có móc treo).

- Lần lượt đặt các quả cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc các trị số YHi tương ứng trên chuyển vị kế và ghi kết quả vào bảng.

6.7. Tính toán kết quả - Ứng với mỗi lần chất tải thứ i, áp dụng (6.1) tính được Gi tương ứng:

xiH

HCAiCBCii JY

LLLPLLLPG

112...1632

- Khi tiến hành n lần đo thì giá trị của Mođyun đàn hồi cần đo là: .1

n

GG

n

ii

Tbình

6.8. Nhận xét kết quả thí nghiệm - Nhận xét sai số giữa kết quả thí nghiệm với kết quả theo lý thuyết:



Saikeát quaû lyù

- Tìm nguyên nhân gây ra sai số (nếu có). Lưu ý: Mặt cắt qua M là mặt cắt bất kỳ mà giáo viên chọn lựa để tăng thêm độ khó của bài thực hành.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

48

Phần 3

NHỮNG THÔNG TIN VỀ TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM


Mở đầu

Qua khảo sát một số phòng thí nghiệm của các trường Đại học đóng tại TpHCM thì

về các thiết bị cho phòng thí nghiệm sức bền vật liệu có thể chia làm 2 khối:

- Khối các máy kéo nén được trang bị nguyên chiếc do nước ngoài chế tạo: thời xưa

là từ Liên Xô, đến nay có các loại thiết bị của nhiều nước: Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Trung

Quốc … thị trường các máy kéo nén rất đa dạng và phong phú, ở phần sau đây chúng tôi

sẽ trình bày kỹ hơn.

- Các thiết bị về uốn xoắn thuần túy, uốn xoắn kết hợp, thí nghiệm va đập, thí

nghiệm kéo nén lệch tâm … Trước kia mua từ nước ngoài ở miền Bắc chủ yếu là các

nước XHCN, còn phía Nam là từ các nước phương Tây với đủ các loại từ các thiết bị tự

động tinh vi đến các thiết bị vận hành bằng tay, có thể các thiết bị này đã cũ và một lý do

nào đó mà loại thiết bị này được hầu hết các trường đầu tư bằng các thiết bị tự chế trong

nước. Về vấn đề này, chúng tôi có phần tổng hợp ở phần sau.

Mục đích của phần này là khái quát và giới thiệu những khảo sát của mình để chúng

ta có những thông tin cần thiết để có được các quyết định đầu tư hợp lý. Dưới đây chúng

tôi lần lượt giới thiệu về 2 khối thiết bị trên.

A. Các thiết bị kéo nén

1. Phân loại

Có thể phân thành 3 chủng loại sau:

1.1. Máy kéo nén thủy lực vận hành bằng tay

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

49

Hình 1. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM.

Hình 2. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường ĐH Bách Khoa TpHCM

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

50

Hình 3. Máy kéo nén được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Giao Thông Vận Tải (Cơ Sở 2)

1.2. Máy kéo sử dụng động cơ điện (Hình 4)

Hình 4

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

51

1.3. Máy kéo nén điều khiển tự động

1.3.1. Máy kéo nén thủy lực điều khiển tự động (Hình 5)

Hình 5

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

52

1.3.2. Máy kéo điện điều khiển tự động (Hình 6)

Hình 6

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

53

1.3.3. Máy kéo nén tự động của trường ĐH SPKT TpHCM (giá 1,2 tỷ) (Hình 7).

Hình 7

1.4. Một số chỉ dẫn chi tiết các bộ phận

1.4.1. Bộ phận nén của máy vạn năng (Hình 8)

Hình 8

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

54

1.4.2. Bộ phận uốn của máy vạn năng (Hình 9)

Hình 9

1.4.3. Bàn điều khiển tự động (Hình 10)

Hình 10

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

55

1.4.4. Các cục ngàm và đặt mẫu thử (Hình 11)

Hình 11

2. Một số thiết bị có chức năng khác nhau do các hãng giới thiệu

2.1. Dòng máy thủy lực

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

56

Hình 12. Một số loại máy kiểm tra kéo và nén dùng thủy lực 2.2. Phép đo cơ tính

Thử kéo Thử uốn

Thử nén Bóc vỏ

Thử cắt Xé rách 2.3. Kết quả kiểm tra

• Module đàn hồi E

• Độ biến dạng

• Độ giãn dài ở điểm phá huỷ

• Giá trị N

• Độ bền kéo

• Độ bền nén

• Độ bền uốn

• Độ bền cắt

• Độ bền bóc vỏ

2.4. Tiêu chuẩn kiểm tra

ISO (International Standards Organisation)

EN (European Norm)

BSI (British Standards Institute)

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

57

ASTM (American Society of Testing and Materials)

DIN (Deutsches Institut Fur Normung)

JIS (Japanese Institute of Standards)

Các tiêu chuẩn công nghiệp:

Ford GM Boeing

2.5. Các model chuẩn

• 150 kN, 30.000 lbf, 15.000 kg

• 300 kN, 60.000 lbf, 30.000 kg

• 600 kN, 120.000 lbf, 60.000 kg

• 1.000 kN, 200.000 lbf, 100.000 kg

• 1.500 kN, 300.000 lbf, 150.000 kg

• 2.000 kN, 400.000 lbf, 200.000 kg

2.6. Đặc điểm cấu tạo

Hình 13. Các bộ phận chủ yếu của máy kéo và nén thủy lực

Sáu model chuẩn từ 150kN đến 2MN và các model chuyên dụng 3MN

HHệệ tthhốốnngg ppiissttoonn tthhuuỷỷ llựựcc llooạạii bbỏỏ llựựcc mmaa ssáátt,, đđộộ bbềềnn ccaaoo

KKhhuunngg cchhịịuu llựựcc MMááyy PPCC vvàà pphhầầnn mmềềmm đđiiềềuu kkhhiiểểnn

BBộộ đđiiềềuu kkhhiiểểnn ccầầmm ttaayy,, ccóó tthhểểttuuỳỳ cchhọọnn đđiiềềuu kkhhiiểểnn sseerrvvoo vvòònngg mmởở hhaayy vvòònngg kkíínn

BBộộ ccảảmm bbiiếếnn áápp ssuuấấtt đđoo llựựcc vvớớii đđộộ cchhíínnhh xxáácc bbằằnngg llooaaddcceellll

VVùùnngg tthhaaoo ttáácc,, đđặặtt mmẫẫuu cchhoo tthhửử kkééoo,, nnéénn vvàà uuốốnn

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

58

2.7. Các model khả năng tác lực thấp

Hình 14. Một số loại máy kéo nén khả năng tác lực thấp

Khả năng tác lực 150kN , 300kN và 600kN

• Model 30 và 60 dùng bàn trượt dạng đóng.

• Model 120 sử dụng bàn trượt dạng mở và dạng đóng.

Khung chịu tải có thể được điều chỉnh, tạo không gian thao tác lớn hơn.

Máy được trang bị tuỳ chọn điều khiển vòng mở, kết hợp với phần mềm và phần cứng

cho quá trình điều khiển vòng đóng hoàn toàn.

2.8. Các model khả năng tác lực cao

Hình 15. Một số loại máy kéo nén khả năng tác lực cao

• Khả năng tác lực từ 1.000kN trở lên.

• Máy được điều khiển vòng mở nhưng cũng có thể được tuỳ chọn điều khiển vòng

đóng.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

59

• Khả năng tác lực lớn nhất mà Tinius Olsen đã sản xuất là 25.000 kN

2.9. Các model chuyên dụng

Hình 16. Một số loại máy kéo nén chuyên dùng với ngàm kẹp thủy lực

• Model A/AF được thiết kế đặc biệt đối với kiểm tra cáp bảy lõi.

• Khả năng tác lực từ 150kN đến 1.000kN.

• Sử dụng một bàn trượt dạng mở hoàn toàn, cho phép lắp ngàm và mẫu nhanh,

chính xác.

• Ngàm kẹp hoạt động bằng cơ cấu thuỷ lực.

Hình 17. Loại máy kéo nén chuyên dùng cho mẫu đo lớn

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

60

• Model Deluxe đuợc thiết kế với không gian thao tác mẫu lớn, phạm vi điều chỉnh

bàn trượt rộng, ứng dụng chủ yếu cho mẫu đo lớn.


• Model nhỏ dùng bàn trượt dạng đóng, khả năng tác lực từ 1.000 kN sử dụng bàn

trượt dạng bán mở.

Hình 18. Loại máy chuyên cho phép thử nén

• Model Compression chế tạo đặc biệt, chuyên cho phép thử nén.


• Bàn trượt không điều chỉnh được, khoảng dịch chuyển bị hạn chế.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

61

2.10. Các model chế tạo riêng biệt

Máy Super L có thể được chế tạo để đo những mẫu tiêu chuẩn và mẫu lớn hơn tiêu

chuẩn theo yêu cầu riêng của khách hàng.

Bàn trượt trên có thể được gắn cố định hay nâng điều chỉnh theo kích thước mẫu.

1.2.11. Điều khiển 2.11. Bộ điều khiển

Hình 21. Model 120 chuẩn - với ngàm kẹp hoạt động bằng cơ cấu thanh răng và bánh răng.

Hình 22. Model 120 A - với bàn truợt mở hoàn toàn, bàn trượt trên được điều chỉnh nâng lên và ngàm kẹp hoạt động nhờ thuỷ lực.

Hình 19. Khung chịu tải theo tiêu chuẩn Hình 20. Khung chịu tải được điều chỉnh, nâng bàn trượt trên

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

62

Hình 23. Các thiết bị điều khiển và hiển thị

Máy có thể kết nối trực tiếp với PC chạy chương trình điều khiển để hiển thị kết quả

dạng đồ họa . Nếu máy có tuỳ chọn điều khiển servo vòng kín, phần mềm kiểm tra có thể

được định cấu hình để PC phân tích các dữ liệu phức tạp.

2.12. Thiết bị phụ trợ

- Bộ ngàm kẹp

Hình 24. Đặt các nêm thích hợp với bề dày mẫu đo, dùng tay quay trục để kẹp chặt bề mặt

nêm và mẫu

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

63

• Động cơ thuỷ lực chỉ giúp nâng ngàm lên, nêm vẫn là bộ phận quan trọng để

ngàm chặt mẫu.

• Đối với ứng dụng đặc biệt nào đó, ví dụ với mẫu đo là cáp bảy lõi, động cơ thuỷ

lực là cần thiết để cung cấp lực ngàm chặt mẫu ban đầu.

Hình 25. Một số ngàm dùng với máy Super L

Hình 26. Loại ngàm có thể thực hiện phép thử kéo, nén và uốn

- Thiết bị đo độ giãn dài

Hình 27. Một số thiết bị đo độ giãn dài

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

64

Thiết bị được kẹp trực tiếp vào mẫu trong quá trình đo cơ tính, giúp xác định chính xác độ giãn dài của mẫu.

- Tủ môi trường

Hình 28. Tủ môi trường đi kèm theo máy kéo nén của hãng Tinius Olsen

Vật liệu được sử dụng ở các điều kiện môi trường khác nhau. Thùng môi trường sẽ

tạo một khoảng nhiệt độ trong quá trình thực hiện phép thử cơ tính. Ở nhiệt độ cao, mẫu

có thể được nung trước trong lò nung.

B. Khối các thiết bị uốn, xoắn và uốn xoắn kết hợp

Trong phần này, chúng tôi giới thiệu các thiết bị mà các trường ở TpHCM trang bị

do đi khảo sát mà chúng tôi chụp và ghi chép lại, chủ yếu là các thiết bị tự chế.

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

65

1. Trường Đại học Giao Thông Vận Tải (Cơ sở 2) (Hình 29)

a. Uốn tấm b. Uốn thanh

c. Xoắn d. Uốn thuần túy

Hình 29

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

66

2.2. Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM (Hình 30)

a) b)

c) d) Hình 30. Các mô hình thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm SBVL của Trường Đại học

Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

67

2.3. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM

Hình 31. Máy kéo nén thủy lực vạn năng

Hình 32. Máy kéo nén điều khiển tự động (giá 1,2 tỷ đồng)

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

68

Hình 33. Thí nghiệm uốn thuần túy

Hình 34. Thí nghiệm xoắn thuần túy

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

69

Hình 35. Thí nghiệm uốn xoắn đồng thời

Hình 36. Đồng hồ đo

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

70

Phần IV

PHƯƠNG ÁN CHỌN THIẾT BỊ VÀ BỐ TRÍ PHÒNG THÍ

NGHIỆM

1. Chọn phương án và bố trí trang thiết bị trong phòng thí nghiệm

Trên đây là nghiên cứu tổng quan của chúng tôi về các trang thiết bị đang được sử

dụng thực tế để xác định cơ tính của các loại vật liệu. Về nguyên tắc, để xây dựng một

phòng thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu thử nghiệm thực tế thì chúng ta phải trang bị đầy

đủ các thiết bị nêu trên. Tuy nhiên, lúc bấy giờ, kinh phí để xây dựng phòng thí nghiệm

như thế phải lên đến hàng chục tỉ đồng. Điều đó, theo chúng tôi là không khả thi vì tốn

kém nhiều kinh phí. Và thực tế, qua khảo sát các phòng thí nghiệm tại các trường đại học

lớn như ĐH Bách Khoa TpHCM, ĐH Giao Thông Vận Tải, ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ,

ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM, họ cũng không xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật

liệu theo hướng này.

Đã có nhiều cuộc hội thảo bàn về vấn đề xây dựng phòng thí nghiệm sức bền vật

liệu tại các trường đại học. Cụ thể, tại ĐH Bách Khoa TpHCM đã có đề tài nghiên cứu

khoa học về việc đưa ra một mô hình hệ thống thiết bị thí nghiệm sức bền vật liệu do cô

Ngô Kiều Nhi làm chủ nhiệm đề tài. Đề tài này cũng đã được nhiều trường đại học ở khu

vực phía Nam triển khai ứng dụng vì tính hợp lý và đáp ứng tốt các yêu cầu thí nghiệm

sức bền vật liệu.

Về quan điểm mua sắm trang thiết bị, chúng tôi đứng trên quan điểm trang bị các

thiết bị thí nghiệm sao cho khả năng thao tác trực tiếp trên máy của sinh viên là cao nhất.

Tức là chỉ trang bị các loại máy và mô hình đạt yêu cầu của các bài thực tập đã đề ra và

kinh phí đầu tư là thấp nhất. Rút kinh nghiệm từ các trường khác khi trang bị các loại

máy hiện đại có cấu tạo phức tạp, lúc đó giáo viên giảng dạy ngại không cho các em thao

tác trực tiếp mà phần lớn chỉ là kiến tập vì sợ sinh viên làm hỏng máy, điều này đã làm

giảm hứng thú tìm tòi học hỏi ở các em. Bên cạnh đó khả năng thu hồi vốn cũng rất lâu,

và đặc biệt khi hư hỏng thì tốn kém cho khâu sửa chửa bảo hành.

Qua khảo sát các trang thiết bị được bố trí tại các phòng thí nghiệm SBVL ở các

trường Đại học có uy tín ở TpHCM, chúng tôi đề xuất hướng xây dựng phòng thí nghiệm

SBVL của trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu như sau:

Về trang thiết bị gồm:

Trườ

ng Đ

H B

à Rịa

- V

ũng

Tàu

71

- Một máy kéo nén thủy lực vạn năng 150 kN để xác định giới hạn chảy c , giới hạn bền

b , độ dãn dài tương đối khi đứt % , độ thắt tương đối % .

- Bốn mô hình: mô hình xoắn thuần túy (để xác định môđun đàn hồi trượt G của vật liệu),

mô hình dầm chịu uốn ngang phẳng (để xác định môđun đàn hồi E của vật liệu và góc

xoay), mô hình bản phẳng chịu uốn (để xác định chuyển vị thẳng đứng), mô hình trục

uốn xoắn đồng thời (để xác định môđun đàn hồi trượt G và môđun đàn hồi E của vật

liệu). (Các mô hình này đã có bản vẽ chế tạo đính kèm).

- Một phòng đặt trang thiết bị và làm thí nghiệm rộng 60 80 m2 cho từng nhóm 20 30

SV (Có sơ đồ bố trí để sử dụng tốt diện tích này và tạo điều kiện thuận lợi khi sinh viên

vào thực tập).

2. Bản vẽ thiết kế và chế tạo các thiết bị uốn, xoắn, nén “ Đính kèm”

3. Bản vẽ thiết kế phòng thí nghiệm “ Đính kèm”

4. Các bản báo giá “ Đính kèm”

5. Đĩa bài giảng “ Đính kèm”

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Documents

Transcript of Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu