実験名 材料強度試験
実験目的
機械や構造物などの構成材料として各種の金属材料や非金属材料は、どれくらいの強さやかたさを持っているかかを知ることは、機械設計をするうえでは大切なことであり、それ以外の各種の機械的性質を実験によって理解することを目的とする。
材料の機械的性質
外力を受けた場合に、その材料に現れてくる性質のことで、変形に対する性質ということもできる。ひと口にいえば、強さに対するいろいろな言葉の持つ数量的な表し方ともいうことができる。
機械的性質を表すいろいろな種類の言葉
A.弾性 外力を受けた物体に生じた変形が、外力を取り除くと、変形が完全に消滅する性質。
B.塑性 外力によって生じた材料の変形が、外力を取り除いてもそのまま元に戻らない性質。
C.延性 材料に圧縮荷重を加えて塑性変形を与え、薄い箔に広げ延ばすことのできる性質。
D.じん性 粘り強くて、衝撃によく耐える性質。
F.ぜい性 衝撃に対して弱く、もろい性質。
G.かたさ
H.強さ 一般的には引張強さで代表され、引張強さの大きい材料は概して強い材料である。
かたさ試験の種類とは
機械的性質は相対的なものであるが、かたさに関しては特にこの感が強い。他の物質と比較してみて、「かたい」,「やわらかい」を判断するので、「材料のごく小さな部分に外力によって変形を与えるときに発生する抵抗力の度合い」ということができよう。かたさを規定する方法には、その目的・条件にあわせて幾通りある。このことに対応してかたさ試験の方法も1種類だけではない。
大別すると、ひっかき,押込み,反発の3種類に分けられる。
引張試験で知りたいこと
一定の規格の試験片を試験機にかけて試験片の軸方向に破断するまで引張り、材料の引張強さと伸びを知り、材料の変形に対する抵抗性を知る試験である。
衝撃試験について
衝撃の場合に材料はどの程度耐えることができるかは、静的試験では判断が難しい。そこで、試験片に衝撃荷重を加えて破壊し、その破壊に要したエネルギーをを測定して衝撃に対する材料の強さを調べる試験のことである。
実験結果
1.引張試験の結果
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試験前 |
試験後 |
変化 |
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直径(d) |
14.3mm |
8.3mm |
-6.0mm |
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断面積(A) |
1.606cm2 |
0.541cm2 |
-1.065cm2 |
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標点距離(l) |
5.06cm |
7.1cm |
2.04cm |
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荷重[s] |
応力[s/cm2] |
塑性変形能 |
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降伏
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上 下 |
5470 5300 |
3405.98 3300.12 |
伸び(δ) |
40.3(%) |
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最大 |
7540 |
4694.89 |
絞り(φ) |
66.3(%) |
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破断 |
5280 |
3287.67 |
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2.シャルピー衝撃試験の結果
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W |
25.69kgf |
b |
1cm |
β |
132゜ |
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l |
0.654m |
h |
0.8cm |
シャルピー値 |
231.55kgm/cm2 |
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α |
142゜ |
A0 |
0.8cm2 |
感想
今回の実験は、以前から習っていた事を実際に実験によって確かめた。そして、材力の計算が実験によって導かれていることがとても驚いた。
引張試験で、実際に試験片が延びて細くなり、破断するまでを見てとてもドラマチックに感じた。金属は壊れる物だけど、イメージの世界では壊れずに変形する物だと思っていた。それが、簡単な機械によって大きな音とともに壊れるのを見て考え方を改めなければいけないと思った。