INCERCAREA LA RASUCIRE

INCERCAREA LA RASUCIRE

Analiza comportarii unui material supus la forfecare pura, se poate realiza pe baza incercarii la rasucire a unei epruvete cilindrice executate din acel material.

	Fig.6.1

Distributia tensiunilor tangentiale in sectiunea transversala a epruvetei cilindrice solicitate la rasucire cu momentul este neuniforma (fig.6.1.a), pe o raza oarecare tensiunile variaza liniar ( in domeniul elastic) si valoarea maxima este:

(6.1)

Starea de tensiune din punctul este prezentata in figura.1.b, iar directiile principale ale tensiunilor din punctul sunt precizate in figura.1.c. Planul hasurat este tangent la suprafata cilindrica a epruvetei, directia 2 este perpendiculara pe acest plan, iar directiile 1,3 sunt continute in acest plan si fac unghiuri de cu generatoarea suprafetei cilindrice a epruvetei.

Tensiunile principale au valorile urmatoare:

(6.2)

Deformatia specifica unghiulara in punctul intre directiile si este:

(6.3)

dar si rezulta:

(6.4)

Daca epruveta supusa la rasucire este tubulara si are peretele subtire, atunci se poate considera ca starea de tensiune in epruveta este omogena, pentru ca variatia tensiunilor pe grosimea peretelui este neglijabila.

Tensiunea tangentiala maxima care apare intr-o epruveta cu sectiunea inelara, solicitata in domeniul elastic, se calculeaza cu relatia urmatoare:

(6.5)

In timpul incercarii la rasucire se poate masura momentul de torsiune aplicat epruvetei si unghiului de rotire , intre doua sectiunii aflate la distanta .

In figura 6.2 se propune o schema pentru realizarea incercarii la rasucire.

	Fig.6.2

Comparatorul masoara variatia distantei "" ca urmare a deformatiei din rasucire a epruvetei, si astfel se poate stabili unghiul de rasucire intre sectiunile si , in care sunt montate inelele dispozitivului de masurare.

Graficul care exprima legatura intre si se numeste curba caracteristica la rasucire a materialului.

Aspectul acestei curbe (fig.6.3) este asemanator cu al curbei caracteristice la tractiune.

Zona liniara corespunde deformatiilor elastice, iar zona corespunde deformatiilor elasoplastice ( o parte a sectiunii se afla in domeniul elastic si cealalta in domeniul plastic).

In domeniul plastic, tensiunea tangentiala maxima ce apare intr-o epruveta cu diametrul se calculeaza cu relatia:

(6.6)

Expresia din paranteza se poate obtine din grafic, ducand tangenta in la linia , luand de trei ori segmentul si adunand segmentul . Daca punctul se afla pe zona , paranteza devine si se obtine expresia tensiunii din domeniul elastic.

Tensiunea corespunzatoare momentului de rupere (din punctul ) se numeste rezistenta la rasucire .

De obicei, aspectul curbei caracteristice face ca punctul sa se situeze pe o zona aproximativ orizontala, deci :

(6.7)

Tinand cont de relatia (6.7), din expresia (6.6) se obtine:

(6.8)

Relatia (6.8) corespunde situatiei cand, pe intreaga sectiune, tensiunea tangentiala este . Pentru sectiunea inelara se stabileste urmatoarea expresie a rezistentei la rasucire:

(6.9)

In privinta limitei de curgere la rasucire se considera, de obicei, in cazul otelurilor, ca tensiunea la care deformatia specifica unghiulara permanenta are valoarea de 0.003 radiani

In legatura cu modul de rupere a epruvetelor solicitate la rasucire se remarca mai multe particularitati:

- Daca epruveta este tubulara si este executata dintr-un material tenace, atunci acesta nu se rupe prin rasucire, deoarece isi poate pierde stabilitatea.

- Daca epruveta este executata dintr-un material fragil, se poate produce ruperea.

- Epruveta cilindrica plina se rupe la rasucire indiferent daca materialul este tenace sau fragil; ea isi poate pierde stabilitatea numai daca este foarte lunga .

- In cazul materialelor foarte fragile (oteluri calite, fonte) ruperea apare, de obicei, in apropierea capului epruvetei si se obtine o valoare mai mica a rezistentei la rupere decat cea reala. In astfel de cazuri se recomanda utilizarea epruvetelor cu loc de rupere predeterminat (fig.6.4).

Modul in care se rupe o epruveta supusa la rasucire difera de ruperea la tractiune prin faptul ca micsorarea sectiunii este foarte redusa.

	Fig.6.4

In privinta aspectului suprafetei de rupere, materialele tenace se rup dupa sectiunea transversala a epruvetei (adica in planul cu tensiunea tangentiala maxima), iar materialele fragile se rup dupa o suprafata elicoidala (din cauza tensiunilor normale maxime).