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実験レポート 引張試験および衝撃試験【理学基礎実験】
- エレクトロメカニクス実験１※現在の理学基礎実験に相当します。 【Ｍ２引張試験および衝撃試験】の実験レポートです。 製作 ２００６年１２月２５日 はじめに 金属の引張試験および、衝撃試験をした手順、結果、考察です。 引張試験のデータを入力するだけで、各種グラフができるエクセルシートもアップしておきます。よかったら使ってくださいね。 Ｍ２引張試験および衝撃試験 目的 構造部材として使用されている数種類の材料について、引張試験、衝撃試験および硬さ試験を行い、基本的な機械的性質を調べ、また変形家庭ならびに破壊様式の違いを観察する。 概説 材料の機械的性質の主なものとして、次のものがある。 強さ Strength 破壊に対する抵抗で、変形に対する抵抗も含めることがある。 延性 Ductility 外力を受けても破壊せずに変形できる性質。 靭性 Toughness 材料が外力を受けたとき、塑性変形によってエネルギーを吸収消費する能力。 硬さ Hardness 材料の表面にほかの物体により変形を与えたときに材料が示す抵抗をいい、種々の硬さ試験でこれを調べる。 引張試験 理論 引張試験において直接得られるものは、荷重Fと、伸びΔｌとの関係である。このときの荷重を試験片の最初の断面積A０で割って、公称応力σを、伸びを最初の標点距離ｌ０で割って公称ひずみεを計算して、公称応力―公称ひずみ線図を得ることができる。 公称応力は試験片の断面積の減少を考慮せずに計算したものであるが、実際には試験片は断面収縮を起こしている。したがって、断面収縮を考慮した応力、すなわち真応力は公称応力よりも大きい値をとる。今、試験片が体積一定の塑性変形をすると仮定すると、 Ｖ＝Ａ０ｌ０＝Ａｌ Ａ＝Ａ０ｌ０／ｌ＝Ａ０／（１－ε） を得る。よって局部的な断面収縮を起こす以前の真応力σｔは σｔ＝Ｐ／Ａ＝（１－ε）Ｐ／Ａ０＝（１－ε）σ となる。したがって、公称応力―公称ひずみ線図の縦軸を（１－ε）倍することにより、真応力－公称ひずみ曲線を描くことができる。 使用する実験装置および実験片 ＜使用機器＞ コンピュータ計測制御式万能試験機(JIS B 7721､最大容量 500kN) 標点距離分割器 測長器 記録計 マイクロメータ ブレードマイクロメータ ＜試験片＞ 以下図１に示すような、金属材料引張試験用14A号試験片(JIS Z 2201,標点距離L=5.65√A、平行部長さＰ＝5.5ｄ～7ｄ、Ａ：平行部断面積、ｄ：平行部直径 図１ 引張試験片（JIS14A号試験片） 引張試験手順 標点距離分割器を用いて、試験片並行部に５ｍｍ間隔の短線を１３本引き、伸びを測る標点とする。 標点間の距離ｌ０（原標点距離）を測長器で測定する。 標点および中央での直径をマイクロメータで測定する。なお、直径の測定は互いに直行する２方向について行い、その平均値をとる。 操作手順書にしたがい試験機の設定、試験片の取り付け、荷重負荷を行い、試験片破断までの各荷重を読み取る。 過重－伸び線図を記録する。 試験片が破断した後、標点間の距離ｌ（最終標点距離）を測長期で測定する。 断面部での最小直径をブレードマイクロメータで測定する。 衝撃試験 理論 動的な過重に対する抵抗力（衝撃力）を調べる実験。シャルピー衝撃実験を行い、破壊までに吸収消費したエネルギーの大きさから材料の靱性を調べる。 しかし衝撃値は試験片の形、大きさ、試験方法などにより大きく異なるため、材料固有の値として見出すことは困難である。 使用する実験装置および試験片 ＜使用機器＞ 計装化
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