Pelajaran Teach
Ujian tegangan: kekuatan dan kemuluran daripada makmal bahan sebenar
Pelajar menggunakan makmal jauh Materials untuk memerhatikan ujian tegangan, mentafsir bukti daya-sesaran, mengenal pasti kawasan anjal dan plastik serta membandingkan kekuatan dengan kemuluran tanpa mereka-reka data yang tidak disokong.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menjelaskan perkara yang diukur oleh ujian tegangan dan perkara yang tidak dapat diukur oleh ujian itu sahaja.
Mengenal pasti tindak balas anjal, ubah bentuk plastik, daya maksimum dan patah daripada bukti makmal.
Membezakan kekuatan daripada kemuluran menggunakan bukti daya-sesaran atau imej keputusan.
Menyatakan maklumat tambahan tentang spesimen yang diperlukan untuk menukar daya-sesaran kepada tegasan-terikan kejuruteraan.
Menulis tafsiran keputusan tegangan sebenar yang dibatasi oleh sumber.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
1. Perkara yang boleh ditunjukkan oleh ujian tegangan
15 min
Ujian tegangan menarik spesimen sehingga spesimen itu berubah bentuk dan akhirnya patah. Mesin merekodkan daya yang dikenakan dan mungkin menunjukkan pergerakan kepala silang, pemanjangan spesimen atau kedua-duanya, bergantung pada antara muka. Bukti itu membolehkan anda membuat inferens tentang beberapa tingkah laku bahan, tetapi hanya jika istilah berikut dibezakan dengan jelas.
- Tingkah laku anjal: spesimen kembali menghampiri panjang asal apabila beban dialihkan.
- Tingkah laku plastik: ubah bentuk kekal selepas beban dialihkan.
- Kekuatan: jumlah beban atau tegasan yang dapat ditahan oleh spesimen sebelum luluh, mencapai beban maksimum atau patah.
- Kemuluran: jumlah ubah bentuk plastik yang berlaku sebelum patah.
- Kekakuan ujian/spesimen: kecuraman bahagian awal yang hampir linear pada lengkung daya-sesaran bagi susunan ini. Jangan namakannya modulus Young melainkan geometri spesimen dan terikan pada panjang tolok diketahui.
Ujian tegangan dalam Materials
Makmal Materials menggunakan rakaman ujian sebenar. Anggap keputusan itu sebagai bukti eksperimen, bukannya lengkung buku teks yang ideal.
Jika dimensi spesimen diketahui, daya dan pemanjangan boleh ditukar kepada tegasan dan terikan kejuruteraan:
Tegasan dan terikan kejuruteraan
\sigma = \frac{F}{A_0}
\qquad
\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}
Dalam aktiviti ini, jangan mereka-reka dimensi yang tiada. Pergerakan kepala silang tidak semestinya sama dengan pemanjangan panjang tolok yang diukur menggunakan ekstensometer. Jika skrin makmal hanya memberikan daya dan pergerakan kepala silang, analisis lengkung daya-sesaran dan nyatakan maklumat tambahan yang diperlukan untuk mendapatkan tegasan-terikan atau modulus Young.
Jelaskan dengan kata-kata anda sendiri perbezaan antara kekuatan, kekakuan dan kemuluran. Gunakan satu ayat bagi setiap istilah.
Bilakah tegasan kejuruteraan boleh dikira secara sah daripada keputusan daya tegangan?
2. Jalankan dan dokumentasikan ujian tegangan
25 min
Gunakan laluan ujian tegangan dalam makmal Materials. Pilih laluan bahan/aloi/rawatan seperti yang diarahkan oleh pensyarah. Jika masa mengizinkan, jalankan rawatan kedua bagi aloi yang sama supaya perbandingan itu bermakna.
Contoh peralatan bagi keputusan tegangan
Rekodkan bukti yang ditunjukkan oleh antara muka pelajar: pemerhatian video, imej keputusan, nilai lengkung/jadual atau data eksport jika disediakan oleh antara muka.
Buka Materials dan jalankan ujian tegangan
Buka makmal Materials daripada aktiviti ini.
Pilih ujian tegangan. Jika antara muka memaparkan kekunci terjemahan mentah, ini ialah kad pertama dengan label
ma.tensile-test.Pilih bahan, aloi dan rawatan yang ditetapkan oleh pensyarah. Laluan pertama yang disyorkan: aluminium / AW6060 / penuaan T2. Kekunci mentah yang sepadan ialah
ma.aluminium/ma.AW6060/ma.aged T2.Perhatikan video ujian dan skrin keputusan.
Rekodkan sekurang-kurangnya enam titik atau ciri daripada bukti daya-sesaran: permulaan, kawasan linear awal, luluh/peralihan jika kelihatan, daya maksimum, hampir patah dan pemerhatian akhir/patah.
Ulang dengan rawatan atau bahan kedua jika pensyarah meminta perbandingan.
Bukti ujian tegangan
Gunakan satu baris bagi setiap titik atau ciri. Jika antara muka menyediakan CSV atau jadual, gunakan nilai tersebut. Jika hanya graf atau imej keputusan disediakan, rekodkan koordinat yang boleh dibaca atau perihalan ciri dan tandakannya sebagai anggaran bacaan graf.
| Bahan / aloi / rawatan | Titik/ciri | Sesaran/pergerakan mm | Sumber sesaran | Daya kN | Luas/panjang tolok diketahui? | Pemerhatian visual/keputusan | Sumber bukti |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Dua baris manakah dalam jadual anda yang memberikan bukti paling kukuh bagi beban maksimum dan kemuluran? Namakan baris tersebut dan jelaskan sebab baris itu berguna.
3. Tafsirkan lengkung tegangan
25 min
Kenal pasti kawasan yang paling mungkin bersifat anjal. Apakah bukti daripada lengkung daya-sesaran atau skrin keputusan yang menyokong pilihan anda?
Gunakan jadual anda untuk membuat satu pernyataan tentang kekuatan dan satu pernyataan tentang kemuluran spesimen. Setiap pernyataan mesti memetik satu baris atau nilai.
Andaikan dua spesimen mempunyai daya maksimum yang sama, tetapi salah satu daripadanya mempunyai luas keratan rentas dua kali ganda. Adakah kedua-duanya mempunyai kekuatan tegangan yang sama apabila dinyatakan sebagai tegasan? Jelaskan menggunakan persamaan tegasan.
4. Tulis tafsiran makmal
10 min
Tulis tafsiran ujian tegangan yang ringkas bagi spesimen anda. Sertakan laluan spesimen, bukti paling kukuh bagi kekuatan, bukti paling kukuh bagi kemuluran, satu batasan data yang tersedia dan sama ada dakwaan anda berasaskan daya-sesaran atau tegasan-terikan.