Deney 8: ALANYA ALAADDİN KEYKUBAT ÜNİVERSİTESİ RAFET KAYIŞ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
1. Amaç Bu deneyde, 1. Eğme deneyi ile eğilen bir malzemede bu malzemeye etki eden kuvvet ve sehim (elastik deformasyon arasındaki bağıntının incelenmesi,. Farklı malzemeler için elastisite modüllerin (E eğme testi ile belirlenmesi amaçlanmıştır.. Eğme Deneyi Deneyde, elastik bölge aşılmadan, farklı malzemeler için şekil değiştirme özellikleri olan eğilme miktarı (sehim ve elastisite modülü (Young s modülü değerleri belirlenebilir. Orta noktasından kuvvet (F uygulanan bir test malzemesi için oluşacak sehim ( miktarı: FL 8EI bağıntısıyla bulunur. Burada; (m (N : Sehim değeri, F : Uygulanan ağırlık (kuvvet, E( N / m I( m Sehim değeri (1 : Kullanılan malzeme için test uzunluğu, : : Young s modülü ( modülü, Kesitin atalet momenti. olarak tanımlanır. Sehim ( ile yük (F arasındaki bağıntıları veren tüm grafikler doğrusal olmalıdır. Bu durum, çubuk malzemelerin elastik bölgede deforme olduklarını ve yükle sehimin doğru orantılı olduğunu gösterir. Kullanılan test malzemesinin sabit kesit alanlı olması gerekir. Çapı d-olarak verilen bir dairesel kesit için bu kesitin atalet momenti (I: Şekil-1: Orta noktasından F-kuvveti uygulanan sabit kesit alanlı bir malzemede oluşan sehim miktarının gösterimi. Eğme; iki destek noktası üzerine serbest biçimde yerleştirilen daire veya dikdörtgen kesitli bir deney malzemesinin ortasına bir eğme kuvveti uygulandığında, bu malzemede meydana gelen şekil değişimi olarak tanımlanır. Malzemeye uygulanan kuvvetle şekli değişen ancak kuvvetin etkisi kaldırıldığında eski halini alan şekil değişimi, elastik şekil değişimi olarak ifade edilir. Bu elastik şekil değiştirmenin meydana geldiği en yüksek gerilme değerine elastiklik sınır denir. I d 6 Atalet momenti ( olarak hesaplanır. Orta noktasından (merkezden yüklü bir eğme çubuğundaki sehim, uygulanan yüke (kuvvete bağlı bir fonksiyonu olup, maksimum eğme gerilmesi, çubuğun merkezi olan orta noktasında meydana gelir. Çubuk malzeme eğme yüküne maruz bırakıldığında elastisite modülünün (E ve kesit atalet momentinin (I etkisi belirmeye başlar. Eşitlik-(1'de verilen bağıntı tekrar düzenlenirse, bir malzemenin elastisite (Young s modülü değeri (E: Şekil-(1 de gösterildiği gibi, eğilme etkisi altında bulunan bir malzemenin (çubuğun, eğilme göstermeden önceki çubuk ekseni durumu ile elastik eğri durumu arasındaki eğilme miktarına (yani düşey deformasyon miktarına sehim ( denir. Bükme deneyi olurken malzemede, uygulanan yükten (kuvvetten dolayı bir gerilim oluşur ve malzeme bir miktar uzar. Malzemede oluşan uzama, elastiklik sınıra kadar kalıcı olmayıp, gerilim yani yük kalkınca uzama gerçekleşmez. Bu uzama, elastik uzama olarak bilinir. Elastik sınır içerisinde malzemede oluşan gerilimin, birim uzamaya oranına ise elastisite modülü (Young s modülü denir. FL E 8 I modülü ( eşitliği tarafından belirlenir. Bu eşitliğe göre, deneysel değişkenler sadece yük miktarı olan ağırlık (F ve sehimdir (. Eğme deneyinde, Eşitlik-( kullanılarak, aynı dairesel kesite sahip, farklı malzemelerden yapılmış çubuklar için; her kuvvet ve sehim miktarına karşılık bir elastisite modülü (E hesaplanır. Yapılan deney sayısına göre bulunan bu elastisite modüllerinin ortalaması alınacak olursa, o çubuk malzemeye ait ortalama bir elastisite modülü bulunabilir.
. Deneyin Yapılışı Sıfırlama işlemi için mikrometre üzerindeki döner halka kullanılır. 7. Bu işlemler sonrası, iki uçtan destekli çelik çubuk, ortasına m=00gr ağırlık asılarak, yüklenir. Şekil-: Eğme Deneyi Test Düzeneği. Şekil-( de verilen test düzeneğinde; elastik bölge aşılmadan, orta noktasına kuvvet uygulanan farklı malzemelerden yapılmış çubuklar için elastisite modülleri (E deneysel olarak belirlenecektir. Deneyin yapılış aşamaları aşağıda verilmiştir: 1. Test malzemesi olarak kullanılacak dairesel kesitli çelik çubuk malzemenin çapı (d ölçülüp, kaydedilir.. Çelik çubuk, test düzeneğindeki hareketli tutucuların iki ucuna yatay pozisyonda yerleştirilir.. Çubuk malzemenin test uzunluğu (L, iki tutucu arası mesafe olacak şekilde dikkatli bir şekilde ölçülür ve Tabloya not edilir. Deney düzeneğinde, test uzunluğu yani destek noktaları olarak kullanılan iki tutucu arası mesafe (L sabittir.. Deney düzeneğinde ölçü aleti olarak mikrometre (komparatör kullanılacaktır..1. Mikrometre ölçüm hassasiyeti 0.01mm dir... Mikrometre çevresi 100 eşit parçaya bölünmüş olup, göstergedeki bir tam devir (tur 1mm değerine sahiptir... Mikrometre bir tam devir yaptığında, mikrometre ucu (iğnesi, hareket yönüne bağlı olarak 1mm aşağı veya yukarı hareket eder. 5. Düzenekte dikey yönde yükseklik ayarı yapabilen hareketli tutucular yardımıyla, mikrometre ucunun çelik çubuk orta noktası ile teması sağlanır. 5.1. Haraketli iki tutucu dikey (yukarı yönde hareket ettirilerek, çelik çubuk ile teması sağlanan mikrometre ucu, yaklaşık 6mm (6 tur içeri getirilir. 5.. Metal çubuk zemine paralel konumda olacak şekilde, her iki tutucu sabitlenir. 6. Şimdi, mikrometre gösterge ekranından okunan değerler, saat işaretleyicisi 0 konumuna getirilerek, sıfırlanır. Önemli! Eğme deneyinde kullanılan test malzemesinin sabit kesit alanlı olması ve orta noktasından kuvvet (yük uygulanması gerekir. Malzemeye uygulanan maksimum izin verilebilir yükün bilinmesi önemlidir. Eğer deneyde maksimum izin verilebilir yük (00gr aşılırsa, çubuk malzeme kalıcı olarak deforme olacak ve kullanım için uygun olmayacaktır. 8. Çubuk malzeme yüklü durumdayken, malzemenin tam ortasında oluşan sehim değeri (deformasyon miktarı, mikrometreden dikkatli bir şekilde okunarak, ölçülür. Bu ölçümlerin, en yüksek sehim değerinin oluştuğu çubuk orta noktasında yapılmasına dikkat edilir. 9. Çelik çubuk orta noktasına uygulan kuvvet yani test yükü, F= mg bağıntısı kullanılarak hesaplanır. 10. Her bir yüklemeye karsı bir sehim miktarı hesaplanacaktır. Bu nedenle, kullanılan kütle miktarı (m, kuvvet (F ve okunan sehim değeri (, Tabloya kaydedilir. 11. Dairesel kesit için eğilme atalet momenti (I; çelik çubuk çapı (d değerinin Eşitlik-( de kullanılmasıyla hesaplanır. Bulunan değer, bir dairenin çapına göre atalet momentini verecektir. 1. Bir sonraki aşama olarak, çelik çubuk ortası, m =00gr kütle ile tekrar yüklenir. Bu yük (kuvvet artışına karşılık gelen yeni sehim değeri ( tekrar ölçülür. 1. Her bir yük için ölçülen sehim değeri ve deney verileri Eşitlik-( de kullanılarak, çelik çubuk için elastisite modülü (E deneysel olarak hesaplanır. 1. Deneyde kullanılan çelik çubuk malzemesi için beklenen elastisite modülü (Young s modülü, E=0x10 10 N/m değerine sahiptir. Beklenen bu değer, deneysel bulunan elastisite modülü (E ile karşılaştırılır ve aradaki fark hesaplanır. 15. Çelik malzemeye ait ölçülen veriler ve hesaplama sonuçları, ilgili Tablolara not edilir. 16. Deney, farklı bir malzeme olan pirinç çubuk (beklenen elastisite modülü, E=9.0x10 10 N/m için tekrarlanır. 17. Pirinç malzeme için deneysel bulunan elastisite modülü (E, beklenen değerlerle karşılaştırılarak aradaki fark (hata oranı yüzde olarak hesaplanır.
Çelik Çubuk 1 m(kg F( N mg d(m I ( m Kullanılan Ölçülen ( Mikrometre Deneysel Beklenen Fark Fark Sehim m(kg (m E ( N / m E ( N / m E( N / m E( % Çelik Çubuk m (kg F( N mg d (m L (m I ( m Kullanılan Ölçülen ( Mikrometre Deneysel Beklenen Fark Fark Sehim m (kg (m E ( N / m E ( N / m E( N / m E ( %
Pirinç Çubuk 1 m(kg F( N mg d(m I ( m Kullanılan Ölçülen ( Mikrometre Deneysel Beklenen Fark Fark Sehim m(kg (m E ( N / m E ( N / m E( N / m E( % Pirin Çubuk m (kg F( N mg d (m L (m I ( m Kullanılan Ölçülen ( Mikrometre Deneysel Beklenen Fark Fark Sehim m (kg (m E ( N / m E ( N / m E( N / m E ( % 5