جزوه آزمایشگاه مقاومت مصالح

توضیحات

جزوه آزمایشگاه مقاومت مصالح

بررسی و شناخت دقیق رفتار مواد مختلف به عنوان اساس و پایهای برای کلیه مباحث مهندسی عمران اعم از تحلیل، طراحی و کنترل سازههای مختلف محسوب میگردد. در زمینه تحلیل سازهها در اختیار داشـتن اطلاعـاتی از قبیـل مـدول الاستیسیته، ضریب پواسون، تنش حد تسلیم و … و در زمینه طراحی و کنترل سازهها شناخت کافی از نحوه رفتار مـواد تـا رسیدن به گسیختگی و محاسبه پارامترهایی مثل مقاومت نهایی، کرنش گسیختگی و … و نیز آشنایی با مباحث پایداری و شناخت مکانیزمهای محتمل ایجاد ناپایداری در سازههای مختلف از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از طـرف دیگـر
بررسی خواص و رفتار مواد مختلف در بسیاری از موارد تنها به صورت تجربی و از طریق آزمایشگاههای مقاومت مصالح امکان پذیر میباشد. بررسی رفتار ماده تحت اثر تنشهای نرمال کششی و فشاری، تنشهای برشی ناشی از پیچش و یا بارگذاری عرضی و چگونگی رفتار سازه در برابر پدیـدههـایی ماننـد کمـانش از مـوارد بسـیار ضـروری در مهنـدس عمـران هسـتند کـه در آزمایشگاه مقاومت مصالح مورد بررسی قرار میگیرند. آزمایشگاههای مربوط به تست مواد، با ماشینهای مختلف تجهیـز شده است و به کمک آنها میتوان در شرایط مختلف بارگذاری، رفتارهای فوق را بررسی و نتیجه را تحلیـل کـرد. ایـن
آزمایشها بر روی نمونههای استاندارد صورت میگیرد و نتایج آنها پس از تحلیل و استنتاج در عمل مورد اسـتفاده قـرار میگیرد. در واقع در هر یک از آزمایشات سعی میشود که اطلاعاتی در مورد خـواص مکـانیکی و نحـوه رفتـار مصـالح مورد استفاده در یک سازه به دست آید. البته به ندرت میتوان مشخصات کامل و دقیق مـواد بکـار رفتـه را تعیـین نمـود، زیرا نمونهای که برای آزمایش مورد استفاده قرار میگیرد به عنوان نمایندهای از تمام مصالح به کار رفتـه در سـازه اسـت. همچنین باید توجه داشت که شرایط آزمایشگاه و محیطی که سازه در آن قرار میگیرد، غالباً یکسان نیسـت. مـوارد اخیـر
نشان میدهد که نحوه انتخاب نمونهها و نیز کنترل شرایط آزمایش بسیار حائز اهمیت بوده و در مـورد هـر آزمـایش بایـد کدها و استانداردهای مربوطه کاملاً رعایت گردد.
در ادامه اهداف آزمایشات مورد بررسی در این جزوه، بطور خلاصـه بیـان مـیگـردد و توضـیحات بیشـتر بـه طـور
جداگانه در هر فصل ارائه خواهد شد:
-1آزمایش کشش: بررسی رفتار مواد مختلف تحت اثر تنشهای کششی مستقیم و محاسبه پارامترهایی مثل مـدول الاستیسیته، تنش حد تسلیم، … و نیز چگونگی شکست نمونههای نرم و ترد
-2آزمایشات تیر: بررسی رفتار تیر تحت اثر لنگر خمشی، تحقیق در مورد روابط حاکم بـر خمـش تیرهـا و مقایسـه بین مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج بدست آمده از روابط تئوریک
-3آزمایش اندازهگیری کرنش خطی: آشنایی با نحوه اندازهگیـری کـرنش بـه صـورت آزمایشـگاهی، چگـونگی کالیبره نمودن دستگاه ثبت کرنش و تعیین پارامترهایی مثل مدول الاستیسیته
-4آزمایش پیچش: بررسی رفتار مواد مختلف تحت اثر لنگر پیچشی تا رسیدن به نقطـه گسـیختگی، مقایسـه سـطح شکست نمونههای ترد و نرم و نیز محاسبه مدول الاستیسیته برشی مواد مختلف
-5آزمایش کمانش: بررسی رفتار کمانشی یک ستون با جنس و طولهای متفاوت تحت اثر بار محوری بـا شـرایط ت کیه گاهی مختلف و مقایسه بین نتایج حاصل از روابط تئوریک و مشاهدات آزمایشگاهی
کلیاتی راجع به آزمایشهای مربوط به مواد و مقاومت مصالح برای انجام تمام بررسیهای مورد نیاز روی یک ماده آزمایشات مختلفی لازم است که میتوان آنها را در دو گـروه آزمایشات مخرب و آزمایشات غیر مخرب طبقه بندی کرد.
الف- آزمایشات مخرب
آزمایشاتی هستند که در آن برای شناخت خواص ماده، نمونه مورد استفاده تخریب میگردد. از جمله مهمترین این آزمایشها میتوان به آزمایش کشش، آزمایش ضربه و آزمایش خستگی اشاره نمود که در ادامه به صـورت مختصـر در مورد آنها توضیحاتی ارائه میگردد.
الف- -1آزمایش کشش
این آزمایش اطلاعاتی بسیار دقیق در مورد خواص ماده به ما میدهد. یک نمونه گرد شده یا مسطح در هر دو انتهـا محکم بسته شده و تا زمان گسیختگی کشیده مـیشـود. در ایـن آزمـایش مـدول الاستیسـیته، تـنش حـد الاسـتیک، نقطـه شکست و … قابل اندازهگیری هستند. برای انجام یک آزمایش فشار، به دو انتهای نمونه نیـروی فشـاری وارد مـیشـود تـا مقاومت فشاری ماده، قبل از کمانش و یا شکست نمونه، مشخص گردد.

الف- -2آزمایش ضربه
این آزمایش نشان دهنده مقاومت مواد مختلف در مقابل یک ضربه شدید است. نمونه آزمایش دارای یک شـکاف است و به وسیله یک پاندول سنگین نوسان کننده شکسته میشود.

الف- -3آزمایش خستگی
این آزمایش در مواردی از اهمیت بالایی برخوردار است که ماده تحت اثر تنشهای معکوس شونده متعددی قـرار میگیرد. در این صورت یک معیار بسیار خوب برای تعیین این خاصیت در مورد مواد مختلف، آزمایش خسـتگی اسـت. مهمترین تنشها یا به عبارت دیگر رایجترین بارگذاریها در این زمینه عبارتند از: کشش، فشار، خمش و خمش گردان.

ب- آزمایشات غیر مخرب
این آزمایشها عمدتاً به منظور کنترل ماده مورد نظر در رابطه با وجود یک نقص ترک یا حفـره یـا هـر دو انجـام میشود. این آزمایشات همه یا قسمتی از آنها( معمولاً روی محصولاتی انجام میشود که کنترل کیفیت آنها لازم است تا بدانیم که محصول از نظر کیفی باید تایید شـود، رد شـود و یـا بهبـود یابـد. در مباحـث مربـوط بـه مهندسـی عمـران ایـن آزمایشات عمدتاً برای بررسی و کنترل کیفیـت و کشـف عیـوب احتمـالی در اتصـالات جوشـی (Weld Connections) مورد استفاده قرار میگیرد. مشهورترین روشهای آزمایش عبارتند از:
ب- -1آزمایشاتی که در آنها از سیالات نفوذکننده استفاده میشود.
ب- -2آزمایشاتی که در آنها از پودر مغناطیسی استفاده میشود.
ب- -3آزمایشاتی که در آنها از القاء الکتریکی استفاده میشود.
ب- -4آزمایشات صدای مافوق صوت
ب- -5رادیوگرافی

ب- -1آزمایشاتی که در آنها از سیالات نفوذ کننده استفاده میشود (Penetrating Fluid Test)این آزمایش برای کنترل کردن عیوب سطح یا پوسته مورد استفاده قرار میگیرد و میتوان آن را بر روی تمام مواد
انجام داد. ابتدا ماده مورد آزمایش را به طور کامل از کثیفی، روغن و گریس پاک میکنیم، آنگـاه سـیال مـورد نظـر کـه دارای یک رنگ قرمز کمکی است به کار میرود. سیال جستجوی خود را شروع مـیکنـد و بـه داخـل هـر ترکـی نفـوذ میکند. آنگاه سطح ماده پاک میشود و فقط سیال رنگی موجود در ترک باقی میماند. یـک داروی ظهـور روی نمونـه آزمایش پاشیده شده و سیال از درون ترک بیرون کشیده میشود در حالی که نوارهـای قرمـزی روی یـک مبنـای سـفید رنگ باقی مانده است.

ب- -2آزمایشاتی که در آنها از پودر مغناطیسی استفاده میشود
این آزمایشات را فقط روی مواد مغناطیسی میتوان انجام داد و فقط عیوب سطح را نشان میدهد. نمونـه مغنـاطیس شده پودر آهن روی سطح پاشیده میشود. اگر عیبی روی سطح باشد، یک رخنه در جریان مغناطیسی ظاهر میشـود کـه باعث میشود پودر آهن تغییر مسیر دهد. در صورتی که ترکهای خیلی نازک در سطح وجود داشته باشـد، نوارهـایی از پودر آهن ظاهر میشود.

ب- -3آزمایشاتی که در آنها از القاء الکتریکی استفاده میشود
این روش آزمایش دارای عمق نفوذ نسبتاً کم است، برای آزمایش کردن روی لولهها مناسب مـیباشـد، تمـام مـواد فلزی را میتوان مورد آزمایش قرار داد.
نمونه آزمایش در داخل یک سولونوئید قرار داده شـده اسـت کـه بـه یـک جریـان ACمتصـل اسـت. یـک میـدان مغناطیسی حول سیم پیچ برقرار شده و یک جریان القایی در سطح نمونه آزمایش، شکل میگیرد. این جریانات القایی در مخالفت با میدان مغناطیسی هستند. اگر نمونه آزمایش دارای نقص باشد، میدان مغناطیسی متأثر مـیشـود و ایـن مسـئله را روی وسیله اندازه گیری میتوان مشاهده کرد. همچنین اگر نمونههای آزمایش متفاوت مورد استفاده قـرار گیرنـد میـدان مغناطیسی تغییر میکند. به این دلیل، آزمایش القاء الکتریکی را باید روی موادی با سطح مقطع ثابت انجام داد. یک فایده این نوع آزمایش این است که آزمایشهای بسیاری را میتوان در زمان کوتاهی انجام داد .

ب- -4آزمایشات صدای مافوق صوت (Ultra Sonic Test)
این آزمایش را میتوان روی اغلب مواد فلزی و غیرفلزی انجام داد. این روش آزمـایش عیـوب داخلـی و خـارجی نمونه را میتواند ثبت کند. یک نمونه آزمایش تحـت تـأثیر امـواج صـدای فـوق صـوت قـرار مـیگیـرد کـه دارای یـک فرکانس بین 0/5و 10MHZاست. این امواج صوت در یک تولیدکننده صوت تولید میشـود، بـه وسـیله یـک فرسـتنده تقویت شده و به سطح ماده مورد آزمایش هدایت میشود. همانطور که این امواج از درون نمونه عبور میکند، انعکـاس های صدائی تولید میشود. ابتدا یک انعکاس صدای شروع و بالاخره وقتی که مـوج بـه انتهـای نمونـه مـیرسـد انعکـاس صدای انتها، به وجود میآیند. دامنه این امواج انعکاس صداها را میتوان روی پرده یک اسیلوسکوپ مشاهده کـرد. اگـر عیبی در نمونه باشد، امواج در برخورد با عیب منعکس میشوند تا یک انعکاس صدای مربوط به آن عیب را تولید کننـد.
از نتایج مشاهده شده روی اسیلوسکوپ، موقعیت و اندازه نقص را میتوان تحقیق کـرد. انجـام مناسـب ایـن آزمـایش بـه تجربه کافی در زمینه تفسیر نتایج نیاز دارد.

ب- -5رادیوگرافی
تمام مواد را میتوان با این روش آزمایش کرد و تأکید آن روی عیوب داخلی نمونه است. از یک اشعه Xیـا یـک اشعه رادیواکتیو میتوان استفاده کرد. اشعهها از درون یک مخلوط کننده و نمونه مورد آزمایش عبور کرده و آنگاه روی یک فیلم ظاهر میشود. نوار نگه دارنده این فیلم زیر نمونه قرار دارد. تغییر در خواص یا وجود نقص باعث تغییر در میزان اشعه عبوری میشود. در محل عیوب با عبور مقدار بیشتری اشعه از این محل، نوار فیلم سیاهتـر از محـلهـای دیگـر نشـان داده میشود.

فروشگاه آموزشی و دانلودی

گزارش کار و آزمایشگاه ها