Yüklə 31,43 Kb.
Donatı Çekme Deneyi DENEY FÖYÜ
Elastiklik sınırı (
4 . Çekme dayanımı (σ ç )
6. Kopma Büzülmesi (K.B.)
Şekil 7. Bazı metallere ait çekme diyagramları
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DERSİ-I
Deney Adı: Donatı Çekme Deneyi
Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı
Bir sistemin boyutlandırılması veya şekil değiştirmesinin incelenmesi için kullanılan malzemenin mekanik özelliklerinin, yani dış etkiler altında şekil değiştirme ve kırılma özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Çekme deneyi, malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve mekanik davranışlarına göre sınıflandırılması amacıyla yapılır. Çekme deneyi sonucunda elde edilen veriler doğrudan mühendislik hesaplarında kullanılır. Bu yüzden çekme deneyi, en yaygın olarak kullanılan tahribatlı malzeme muayenesi yöntemlerinden biridir.
Çekme deneyi, ilgili standartlara göre hazırlanan deney örneğinin, tek eksende ve sabit bir hızla koparılıncaya kadar çekilmesi işlemidir. Bunun için önce, incelenmesi istenen malzemeden talaşlı işlemle standartlara uygun örnekler hazırlanır. Türk standartlarında TS 138 A, B, C, D, E ve F olmak üzere altı örnek tipi bulunur. Örnek tipi büyük ölçüde malzemenin biçimine göre seçilir. Sekil 1'de TS 138 A normuna göre hazırlanmış daire kesitli (yuvarlak) silindirik başlı bir çekme örneği görülmektedir.
Şekil 1. Daire kesitli silindirik başlı çekme örneği
Bu şekilde; d0 örneğin çapını, d1 bas kısmının çapını ( 1.2 d0), /v inceltilmiş kısmın uzunluğunu (lo+do), lo ölçü uzunluğunu ( 5do) (boy değişimlerinin ölçüleceği iki nokta arasındaki uzaklık), h bas kısmının uzunluğunu ve lt, örneğin toplam uzunluğunu göstermektedir. Çapı 12 mm ve ölçü uzunluğu 60 mm olan çekme örneği; 12x60 TS 138A şeklinde gösterilebilir.
Hazırlanan örnek çekme makinesinin çenelerine takılarak deney yapılır. Şekil 2'de tipik bir çekme makinesinin resmi görülmektedir. Deney sırasında, çekme örneğine sürekli olarak artan çekme kuvveti uygulanarak örnekte kırılıncaya kadar meydana gelen uzama kaydedilir.
Şekil 2. Tipik bir çekme makinesi
Çekme Deneyinden Elde Edilen Veriler
Çekme deneyi sırasında elde edilen gerilme ve uzama değerleri aşağıdaki
bağıntılar yardımıyla bulunur.
Burada; F çekme kuvvetini, Ao deney örneğinin ilk kesit alanını, lo örneğin ilk ölçü boyunu ve Δl örnekte meydana gelen uzama miktarını gösterir.
Çekme deneyi sonucunda kuvvet (F) - uzama (Δl) eğrisi elde edilir. Ancak, bu eğri ile birlikte kullanılan örneğin boyutlarını da vermek gerekir. Bu nedenle, bu eğri yerine daha evrensel olan gerilme - birim uzama eğrisi kullanılır. F ve Δl için elde edilen okuma çiftlerinden, F başlangıçtaki kesit alanına (Ao) bölünerek σ ve Δl numunenin başlangıçtaki boyuna (lo) bölünerek ε hesaplanır. Apsise ε ve ordinata σ değerleri yerleştirilerek gerilme şekil değiştirme diyagramı elde edilir. Gerilme-birim uzama (şekil değiştirme) eğrisine çekme diyagramı denilir. Şekil 3'de normalize edilmiş durumdaki düşük karbonlu bir çeliğin gerilme - birim uzama eğrisi verilmiştir. Esasında gerilme- birim uzama eğrisi, çekme makinesinden elde edilen kuvvet- uzama eğrisine benzer şekle sahiptir.
Çekme deneyi sonucunda malzemenin orantı sınırı, elastiklik sınırı, akma sınırı ve çekme dayanımı gibi mukavemet değerleri ile kopma uzaması, kopma büzülmesi ve tokluk gibi süneklik değerleri belirlenir. Malzemenin cinsine, kimyasal bileşimine ve metalografik yapısına bağlı olan bu özellikler aşağıda sırasıyla açıklanmaktadır.
Şekil 3. Düşük karbonlu yumuşak çeliğin çekme diyagramı
Orantı sınırı (σo) : Gerilme-birim uzama diyagramında Hooke yasasının,
yani σ = E.ε bağıntısının geçerli olduğu doğrusal kısmı sınırlayan gerilme değeridir. Bu
bağıntıdaki orantı katsayısına (E) elastiklik veya esneklik modülü denilir ve çekme
diyagramının elastik kısmını oluşturan doğrunun eğimini gösterir. Ahşap, kauçuk ve
deri gibi bazı malzemelerin gerilme (σ) - birim uzama (ε) diyagramında böyle bir
doğrusal eğri bulunmadığı için sabit bir E değeri yerine, ancak belirli bir noktadaki
teğetin eğimi söz konusu olur. Bir malzemenin elastiklik modulü ne kadar büyükse,
rijitliği yani elastik sekil değiştirmeye karsı direnci de o oranda büyük olur. Bir
malzemeye ait elastiklik modülü herhangi bir ısıl veya mekanik işlem ile değiştirilmez.
Elastiklik sınırı (σe) : Malzemeye uygulanan kuvvet kaldırıldığı zaman
plastik uzamanın görülmediği veya yalnız elastik sekil değiştirmenin meydana geldiği
en yüksek gerilmeye denir. Genellikle aralarındaki farkın çok az olması nedeniyle,
elastiklik sınırı orantı sınırına eşit kabul edilebilir. Pratikte σe yerine %0.01 veya %0.005'lik plastik uzamaya karşılık gelen gerilme (σ0.01 veya σ0.005) değerleri alınır.
Akma dayanımı (σa ) : Uygulanan Çekme kuvvetinin yaklaşık olarak sabit kalmasına karşın, plastik sekil değiştirmenin önemli ölçüde arttığı ve çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği bölgeye karsı gelen gerilme değeridir. Akmanın başladığı gerilme değeri üst akma sınırı (σa.ü) ve akmanın devam ettiği ortalama gerilme de alt akma sınırı (σa.a) olarak adlandırılır, şekil 3. Düşük karbonlu yumuşak çelik gibi bazı malzemeler deney koşullarına bağlı olarak belirgin akma sınırı gösterebilirler. Malzemelerin belirgin akma göstermemesi durumunda, genelde %0.2'lik plastik uzamaya (εplastik = 0.002) karsı gelen çekme gerilmesi akma sınırı veya akma dayanımı olarak alınır. Şekil 4'de belirgin akma göstermeyen bir malzemenin çekme diyagramı ile bu malzemenin akma dayanımının nasıl belirlendiği görülmektedir.
4 . Çekme dayanımı (σç) : Bir malzemenin kopmadan veya kırılmadan dayanabileceği en yüksek çekme gerilmesi olarak tanımlanır. Bu gerilme, çekme diyagramındaki en yüksek gerilme değeri olup, σç = Fmaks / Ao formülü ile bulunur. Burada Fmaks malzemeye uygulanan en yüksek kuvveti, Ao ise malzemenin ilk kesit alanını gösterir. Bu gerilmeye ulaşılıncaya kadar deney parçasının kesiti her tarafta aynı oranda azaldığı halde, bu gerilmeye karsı gelen noktadan sonra örnek bir bölgede yerel olarak büzülmeye başlar ve daha küçük bir gerilmede kopar.
Şekil 4. Belirgin akma göstermeyen bir malzemenin akma dayanımının belirlenmesi
5. Kopma uzaması (K.U.) : Çekme örneğinin boyunda meydana gelen en yüksek yüzde plastik uzama miktarı olarak tanımlanır. Çekme deneyine tabi tutulan örneğin kopan kısımlarının bir araya getirilmesi ile son boy ölçülür ve boyda meydana gelen uzama Δl =lk-lo bağıntısı ile bulunur. Burada; lo örneğin ilk ölçü uzunluğunu, lk ise örneğin kırılma anındaki boyunu gösterir.
Kopma uzaması ise; K.U.= % x 100
bağıntısı yardımıyla belirlenir. Bu değer, malzemenin sünekliğini gösterir. Bir malzemede akma ve çekme dayanımlarını yükselten etkenler çoğunlukla sünekligi azaltırlar. Plastik sekil değişimine elverişli olmayan malzemeye gevrek malzeme denir. Bu nedenle, gevrek malzemeler teorik olarak kopma uzaması göstermezler, ancak uygulamada %l-2 gibi düşük oranlarda kopma uzaması gösteren malzemeler de gevrek kabul edilirler.
6. Kopma Büzülmesi (K.B.): Çekme örneğinin kesit alanında meydana gelen en büyük yüzde daralma veya büzülme miktarı olup
%K.B. = (Ao -Ak)/ Ao x 100
bağıntısı ile hesaplanır. Burada; Ao deney örneğinin ilk kesit alanını, Ak ise kırılma anındaki kesit alanını veya kırılma yüzeyinin alanını gösterir. Kopma büzülmesi, kopma uzaması gibi sünekligin bir göstergesidir. Sünek malzemelerde belirgin büzülme veya boyun verme meydana gelirken, gevrek malzemeler büzülme göstermezler. Şekil 5'te, gevrek ve sünek malzemelerin kırılma davranışı şematik olarak gösterilmiştir.
7. Rezilyans: Malzemenin yalnız elastik sekil değiştirmesi için harcanan enerji veya elastik sekil değiştirme sırasında malzemenin depoladığı enerji demektir. Bu enerji, gerilme (σ) - birim uzama (ε) eğrisinin elastik kısmının altında kalan alan
( ) ile belirlenir ve örnek kırılınca geri verilir (Şekil 6).
a) Gevrek malzemenin (büzülme yok) b) Sünek malzemenin (büzülme var
Şekil 5. Gevrek ve sünek malzemenin kırılması
8. Tokluk: Malzemenin kırılıncaya kadar enerji abzorbe etme yeteneğine denir. Genellikle (σ) - (ε) eğrisinin altında kalan alanın hesaplanması ile bulunur (Şekil 6). Birim hacim basına düsen plastik sekil değiştirme enerjisi olarak tanımlanan tokluk, malzemenin kırılmaya karsı direncinin bir ölçüsü olarak kabul edilir. Süneklikte olduğu gibi, tokluğun karşıtı olarak da gevreklik deyimi kullanılır.
Şekil 6. Gerilme-birim uzama eğrisi yardımıyla şekil değiştirme enerjilerinin (rezilyans ve tokluk) belirlenmesi
Yüksek mukavemetli çelik ( yarı sünek )
Düşük karbonlu çelik (sünek)
Kır dökme demir (gevrek)
Tavlanmış bakır ( sünek)
: media -> iys -> cmscontent
cmscontent -> Fizyoloji anabiLİm dali program Yürütücüsü
cmscontent -> Tibbi Bİyoloji ve genetik anabiLİm dali
cmscontent -> Anatomi anabiLİm dali