Dragprovet är det viktigaste och mest använda av alla hållfasthetsprov. Det är ett statiskt prov (i motsats till slagprov eller utmattningsprov). De hållfasthetsegenskaper som bestäms vid dragprovet ligger i första hand till grund för beräkning av hållfastheten mot statiska påkänningar.
Man använder provstycken av enkel form. I vårt fall har vi plattsprovstycken med en försökslängd ℓ = 82,0 mm mellan skallarna och en bredd b= 3,90 mm. De flesta metaller i lådan har en tjocklek på 3 mils = 0,003 tum = 0,076 mm. (Amerikanska grejer.)
För små spänningar eller tryck är spänningen och töjningen proportionella mot varandra. Materialets form-ändring är elastisk: om spänningen tas bort, får provstycket sin ursprungslängd tillbaka. Ur den delen av kurvan kan man bestämma elasticitetsmodulen, särskilt Youngs modul:
där σ är spänning eller tryck (kraft F per area A) och ε är töjningen Δℓ/ℓ.
Proportionalitetsgränsen σp är den högsta spänning intill vilken provstavens spänning och töjning är praktiskt taget proportionella. Ofta sammanfallar den med elasticitetsgränsen: om kraften överstiger proportionalitetsgränsen, brukar inte formförändringen helt gå tillbaka. Eftersom gränsen ofta inte är särskilt tydlig, har man infört resttöjningsgränsen. T ex betecknar σ0,01 den högsta spänning intill vilken den permanenta töjningen efter avlastning uppgår till 0,01 %.
Nästan synonym med elasticitetsgräns är flytgräns σf definierad som den spänning vid vilken begynnande flytning hos materialet inträder. Först då flytgränsen nåtts börjar den permanenta formändringen bli av någon egentlig betydelse. Flytgränsen vid dragning kallas sträckgräns och betecknas σs, flytgränsen vid tryck kallas stukgräns och betecknas σst.
Sedan har man brottgräns, den under provningen använda högsta belastningen, dividerad med provets ursprungliga tvärsnitt. Hos provstycken av mjuka material ser man, innan brott inträffar, en insnörpning eller kontraktion. När provstången börjar anta en dylik insnörpning, erfordras även lägre belastning än tidigare för sträckning av provet.
Till slut har vi brottöjningen eller förlängningen δ. Det är provstavens töjning mätt efter brottet på viss mätlängd symmetrisk kring brottstället. Eftersom töjningen är störst närmast brottstället, får man större värden vid val av kortare mätlängder. Hur man än mäter, så är det ett mått på materialets plasticitetet och seghet, och speciellt på tänjbarhet (seghet vid dragande krafter).
 |
Uppställningen är färdig: sensorerna är monterade på plattan och kopplade till Science Workshop interface. Töjningen mäts med en Rotary Motion Sensor som ger en puls till en digital ingång för varje grads vridning. Spänningen mäts på en analog ingång med en Force Sensor. Den får inte utsättas för större krafter än 50 N. Men vi mäter genom en hävstång, så att kraften på provstycket är 5 gånger så stor. Vi samlar och bearbetar data med mjukvaran DataStudio. Det finns tre sätt att gå tillväga: |
Men hur man än gör, man ska börja med att montera kalibreringsstaven i uppställningen. Se video:
Jag gjorde en skärminspelning.
i överste menyraden. Displayfönstret börjar visa
data. Vrid veven medurs. Värden ska bli större, och om de blir
negativa ska man byta den gula och den svarta anslutningen på
interfacets digitala ingångar. Sluta mäta genom att klicka 
.
och välj flikan "Delayed Start". Klicka på "Data Measurement", välj
"Force" och skriv att mätningen ska börja när den uppmätta kraften är större än 0,5 N.
Välj flikan "Automatic Stop" och låt mätningen sluta när kraften är större än 50 N.
Vid dragprov är det inte bara provstycket som blir utsatt för krafter. Även maskinen böjs något, och den uppmätta längdändringen är summan av provstyckets förlängning och maskinens böjning. Man kan korrigera för det genom en mätning på en massiv stålstång. Dessutom är det ett bra sätt att kunna ta data utan att det går åt en massa provstycken.
och välj "Uppmätt kraft".
i DataStudio.
Vänta tills siffrorna i experimentklockan blir gula. Vev nu medurs.
Strax innan hävstången når kraftsensorn måste du veva mycket
långsamt. DataStudio är inställd så att den börjar samla data när
kraften på sensorn är större än 0,5 N, 1 % av den maximala kraften.
Fortsätt veva tills kraften når 100 %. Då stänger mätningen automatiskt
av.
och välj "Förflyttning".
Nu öppnas det ett fönster med Förflyttning som funktion av tid. För att
få det som funktion av kraft måste man dra "Uppmätt kraft" från
-fönstret till grafens x-axel. Släpp musknappen
när x-axeln är markerad, inte när hela grafen är markerad. I -fönstret finns nu även 
.
Man kan nu börja med mätningar och eventuellt justera provkupongens förlängning för apparatens uträkning efteråt. Det är vad jag rekommenderar, jag tror att de blir mer begripligt och med pedagogiskt. Hoppa över till avsnittet "Samla data" nedan.
Men om man vill ha en live beräkning för att kompensera mätningarna för apparatens böjning osv, kan man göra så här:
i överste
menyraden, och klicka på "New". Sätt definitionen ("x") till "Förflyttning - Kal".
Sätt funktionens namn ("y2") till "Förlängning(F)". Klicka properties och sätt
y-enheten till mm. När du klickar "Accept",
kommer det upp ett meddelande "Please define variable Kal". Gör det
genom att dra "Kal" från -fönstret till
meddelandet. Dra även "Förflyttning" till meddelandet
"Please define variable Forflyttning".
för att definiera Töjning
som "Forlängning/Provlangd". Definiera längden genom att klicka på
pilen framför "Provlangd" och välj "Constant". Skriv in 82.0 i rutan
(provstyckens längd i mm). Definiera "Forlängning" genom att dra från -fönstret.
Börja med att klämma in plaster i apparaten. Gör grafer av "förflyttning" mot "Uppmätt kraft"
på samma sätt som för stålstången.
Eller om alla beräkningar är redan definierade av spänning mot töjning.
Bestäm Youngs modul och jämför med litteraturvärden. Bestäm även andra hållsfasthetsegenskaper. Diskutera resultaten.