1

MATERIALS TESTING: Lecture

By

Dr. Sittichai SeangatithSCHOOL OF CIVIL ENGINEERING

INSTITUTE OF ENGINEERINGSURANAREE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

2

Instructor: Associate Professor Dr. Sittichai SeangatithEmail: sitichai@sut.ac.thTel. 044-224326, 4420-1, and 4011Office: Room D23, Academic Building

Textbook: (http://library.sut.ac.th/learning/main.html)1. Material Testing: Lecture Note; S. Seangatith, Suranaree

University of Technology, 20042. Material Testing: Laboratory Manual; S. Seangatith, Suranaree

University of Technology, 2001Objectives:

Students successfully completing this course will1. familiar and understand the mechanical properties of

engineering materials,2. have skills to perform the acceptable methods of material

testing and appreciate the significant of testing results,3. acquaint with the standard and specification of material testing.

3

1. Presentation of Testing Results.

2. Analysis of Data.

3. Testing Procedures.

4. Mechanical Behaviors of Engineering Materials.

5. Characteristics of Tests.

Chapter Subjects:

6. Properties of Engineering Materials.

Final Examination (ประมาณปลายเดอนมนาคม)

4

Conduct of Course:Laboratories and reports 50%Final Examination 50%

Grading Guides:90 and above A85-89 B+80-84 B75-79 C+70-74 C65-69 D+60-64 Dbelow 60 F

The above criteria may be changed at the instructor’s discretion.

5

สถตทนาสนใจ:

2.36

42/2

3/2549

2.53

37/2

3/2546

2.45

38(45)/0

3/2548

66/1ลง/ตด F

2.52GPAXClass

3/2547Trimester

6

Attendance Policy:1. Class attendance is mandatory. Missing classes more than 80%

and/or a Lab will receive an automatic grade of “F”.

3. Cheating on the examination will get “0” score, and be punished according to the rules of SUT.

2. Students will not be allowed to attend the lecture if they come to the class late more than 10 minutes, and will not be allowed to leave the class before ending of the lecture.

4. No make up examinations will be given without a written Dean's permission. Student who passes the make-up examinations will be given a maximum grade of “C”.

5. Students attending the lectures and laboratories must follow the codes of conduct, rules, and regulations of SUT.

6. Turn off all communication devices while attending the lecture and laboratories.

7

ENGINEERING PAPER:รปแบบกระดาษทใชทาการบาน

8

ปฏบตการ:ปฏบตการท 1: การตรวจสอบหองปฏบตการทดสอบวสด

ปฏบตการท 2: การทดสอบหาอตราสวนพวซองของยาง ปฏบตการท 3: การทดสอบแรงดงของเหลกและเหลกหลอปฏบตการท 4: การทดสอบแรงบดของเหลกและเหลกหลอปฏบตการท 5: การทดสอบแรงกดอดของไมในแนวขนานเสยนและตง

ฉากกบเสยน

ปฏบตการท 6: การทดสอบแรงกดอด แรงดด และการดดซมนาของอฐดนเผา

ปฏบตการท 7: การทดสอบแรงกดอดและแรงดงของคอนกรต

9

ปฏบตการ: (ตอ)ปฏบตการท 8: การทดสอบแรงดดของไมปฏบตการท 9: การทดสอบแรงดดของเหลกและเหลกหลอปฏบตการท 10: การทดสอบแรงเฉอนของเหลก ทองแดง และอลมเนยมปฏบตการท 11: การทดสอบแรงเฉอนของไมในแนวขนานเสยนปฏบตการท 12: การโกงเดาะของเสาเหลกปฏบตการท 13: การทดสอบความลาของอลมเนยม

10

Laboratory Schedule

121255139Week 1110, 1110, 11446, 78Week 10

99121245Week 98810, 1110, 1154Week 8

Midterm BreakWeek 7336, 76, 7813Week 61313881212Week 5

6, 76, 79910, 1110, 11Week 4443396, 7Week 355131333Week 2222222Week 1111111Week 1

WA6, WB6WA5, WB5WA4, WB4WA3, WB3WA2, WB2WA1, WB1Group

11

ขอกาหนดในการทาปฏบตการ1. นกศกษาตองแตงกายสภาพ เรยบรอย ในชดทาปฏบตการ

2. นกศกษาเขาหองปฏบตการชาไดไมเกน 10 นาท 3. หามนกศกษาสงเสยงดง ทาการรบกวน หรอปฏบตใดๆ ทไมเหมาะสมในระหวางทาปฏบตการ

4. นกศกษาตองศกษาทฤษฎพนฐาน และขนตอนการทาปฏบตการมากอนเขาหองปฏบตการ เพอทา quiz กอนทา lab

5. นกศกษาตองปฏบตตามคาแนะนาของอาจารยและผควบคมปฏบตการอยางเครงครด

6. นกศกษาตองทาความสะอาดเครองมอทดสอบ และคนอปกรณทเบกทกชนกอนออกจากหองปฏบตการ

7. นกศกษาตองสงรายงานกอนเขาปฏบตการครงตอไป 12

ชวตนกศกษาไทย• มตการใชชวต

– 23% ทางานรายไดพเศษ– 62% เลนกฬา/ออกกาลงกายเปนประจาเฉลยวนละ 75 นาท– 47% อยบาน/หอเพอนเปนประจา เฉลยวนละ 113 นาท– 49% กนเหลา – 23% สบบหร– 31% เทยวกลางคนวนเสาร-อาทตย– 17% เลนพนนบอล – 27% เลนหวยบนดน– 30% ยอมรบวาเคยมเพศสมพนธแลว– 20% อยากทาศลยกรรมปรบปรงภาพลกษณ

13

ชวตนกศกษาไทย• มตสอการเรยนร

– 91% มโทรศพทมอถอ – 23% สง sms ทกวน – 16% โหลดภาพเพลงทกวน – 34% เลนเกมคอมพวเตอร/เกมออนไลนเปนประจา– พดโทรศพท 74 นาทตอวน ดทว 154 นาท ตอวน– 56% เขาเนตทกวนเฉลยวนละ 105 นาท– 39% ด VCD โป – 27% ดเวปโป – 30% ดการตนโป– อานหนงสอ 81 นาทตอวน ทาการบาน/รายงาน 86 นาทตอวน– 35% โดดเรยนอยางนอย 1 ครงตอสปดาห– 9% เรยนพเศษ เสยคาใชจายเฉลยคอรสละ 2,000 บาท

14

ผลตอบแทนบคคลทจบอดมศกษาสงกวาการศกษาพนฐาน ประเทศทมอดมศกษาคณภาพสงจงใหผเรยนอดมศกษาจงแบกภาระ

คาใชจายการเรยน(Contribution ratio)ในสดสวนทสงกวาการศกษาพนฐาน

การเปลยนแปลงผลตอบแทนสวนบคคล (Age Earning Profile)ทจบการศกษาพนฐานและอดมศกษา

รายได

เวลาทางาน

จบการศกษามธยมปลาย

จบอดมศกษา

15

บทท 1: การเขยนรายงานผลการทดสอบ1.1 การจดเตรยมรายงานผลการทดสอบ - รายงานผล

การทดสอบในวชานจะตองมลาดบการจดเรยงเนอหาของรายงานดงน

1. ปกหนา (cover sheet)2. รายละเอยดของปญหา (statement of the problem)3. วสด อปกรณ และวธการทดสอบ (materials, apparatus, and

methods of testing)4. สรปยอผลการทดสอบ (summary of the test results)5. สรปและวจารณผล (conclusion and discussion)6. ภาคผนวก (appendixes)

16

1.1.1 Cover sheet– ชอเรองของปฏบตการ– ชอผทาการทดสอบและเขยนรายงาน

– วนททาการทดสอบและวนทสงรายงานผลการทดสอบ

17

1.1.2 รายละเอยดของปญหา (statement of the problem)วตถประสงคของการทดสอบ ขอบเขตของการทดสอบ (ถาม) มาตรฐานการทดสอบทใช

1.1.3 วสด อปกรณ และวธการทดสอบ (materials, apparatus, and methods of testing)

รายละเอยดของขนาดและรปรางของตวอยางทดสอบ เครองมอทใชในการทดสอบ ขนตอนการทดสอบ

18

1.1.4 สรปยอผลการทดสอบ (summary of the test results) - การเสนอผลการทดสอบและผลการคานวณ

ตาราง (tables) แผนภาพ (diagrams) กราฟ (graphs)แผนภม (charts)

19

ความสมพนธของตวแปรตางๆ ทได พฤตกรรมของวสด ลกษณะการวบต การนาผลการทดสอบทไดไปใชประโยชนไดอยางไร

1.1.5 สรปและวจารณผล (conclusion and discussion) - บทสรป บทวจารณและวเคราะหผลการทดสอบ

20

มความแมนยาเพยงใด? มความนาเชอถอขนาดไหน? ตรงกบทไดคาดหมายไวหรอไม? ถาไม สาเหตททาใหเกดความคลาดเคลอนคออะไร?

ประเดน

บทสรปและบทวจารณการทดสอบจะเขยนเปนขอๆ และเปนลาดบ ขอความทใชควรมความกะทดรด ไดใจความครอบคลมถงจดประสงคและขอบเขตของการศกษาอยางสมบรณ

21

1.1.6 ภาคผนวก (appendixes)ภาคผนวก ก: รายละเอยดมาตรฐานการทดสอบภาคผนวก ข: ตารางแสดงผลการทดสอบทวดไดภาคผนวก ค: ตวอยางการคานวณภาคผนวก ง: สมบตของวสดทใชอางองและเปรยบเทยบ

22

23

สมบตทางกลของวสด

24

1.2 การบรรยายเนอหาทเขยน

กะทดรด ชดเจน ถกตอง และสมบรณการใชตวยอและสญลกษณจะตองมความสอดคลองกนโดยตลอดรายงานการสะกดคา การใชคา การใชเวนวรรค และยอหนาควรมความถกตอง

เปนการอธบายถงขอมลทไดจากการทดสอบ ซงอาจจะเปนตวเลขและรปภาพ ใหสอดคลองและสมพนธกบพฤตกรรมและลกษณะการวบต

25

1.3 การเขยนสมการแสดงความสมพนธดในหนงสอวชา mechanics of materials

26

1.4 ตาราง

27

1.5 รปประกอบ “รปภาพ 1 รปแทนคาอธบายเปนรอยเปนพนคา”

รปท 1 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง critical stress และ slenderness ratio ของเสาไม Douglas fir 28

1. มคาอธบายกากบใหเขาใจวาแตละแกนแทนตวแปรอะไร2. การแบง scale ของกราฟจะตองมความละเอยดทพอเพยงและครอบคลม

3. จดตางๆ ของขอมลจะตองอยในตาแหนงทถกตอง

กราฟทดควรมลกษณะดงน

29

5. ถาขอมลมหลายชดแลว สญลกษณทใชแทนขอมลแตละชดควรมความแตกตางกนทเหนไดชดเจน เชน * และจดไขปลา

4. เสนกราฟจะตองมความคมชด

6. เสนกราฟทแสดงถงชดขอมลทตางกนจะตองมสญลกษณทแตกตางกนพรอมกบมคาอธบายแตละเสนทชดเจนดวย เชน ----- และ ______ 30

End of Chapter 1

31

ปฏบตการท 1Inspections of Material Testing Laboratory

2. อปกรณทใช1. สมดบนทกและดนสอ2. กลองถายรป (ไมบงคบ)

1. วตถประสงคเพอใหนกศกษาไดมความคนเคยกบหองปฏบตการทดสอบวสด เครองมอทใชในการทดสอบวสด และขอแนะนา ขอควรระวง และขอกาหนดในการใชหองปฏบตการทดสอบวสด

32

3. ขนตอน1. เยยมชมหองปฏบตการทดสอบวสดภายใตการดแลของผควบคมหองปฏบตการ พรอมทงเรยนรเครองมอทใชในการทดสอบวสด ขอแนะนา ขอควรระวง และขอกาหนดในการใชหองปฏบตการทดสอบวสด

33

ปฏบตการท 2: การทดสอบหาอตราสวนพวซองของยาง

34

ปฏบตการท 3: การทดสอบแรงดงของเหลกและเหลกหลอปฏบตการท 10: การทดสอบแรงเฉอนของเหลก ทองแดง และอลมเนยมปฏบตการท 12: การโกงเดาะของเสาเหลก

35 36

ปฏบตการท 4: การทดสอบแรงบดของเหลกและเหลกหลอ

37

ปฏบตการท 5: การทดสอบแรงกดอดของไมในแนวขนานเสยนและตงฉากกบเสยน

ปฏบตการท 6: การทดสอบแรงกดอด แรงดด และการดดซมนาของอฐดนเผา

ปฏบตการท 7: การทดสอบแรงกดอดและแรงดงของคอนกรต 38

ปฏบตการท 8: การทดสอบแรงดดของไมปฏบตการท 9: การทดสอบแรงดดของเหลกและเหลกหลอปฏบตการท 11: การทดสอบแรงเฉอนของไมในแนวขนานเสยน

39

ปฏบตการท 13: การทดสอบความลาของอลมเนยม

40

41

2. จดทารายการของเครองมอทใชในการทดสอบวสดตางๆ และศกษาวธการใชเครองมออยางคราวๆ เชน เครองทดสอบ Universal Testing Machine (UTM) ใชในการทดสอบใดบาง และมวธการใชอยางไร เปนตน

42

ตวอยางการเขยนรายงานในปฏบตการท 1

43 44

4. รายงานเขยนรายงานของปฏบตการน โดยมรายละเอยดดงน1. เขยนขอแนะนา ขอควรระวง และขอกาหนดในการใชหองปฏบตการ

ทดสอบวสด2. เขยนและรางรปภาพแสดงรายละเอยดอยางคราวๆของเครองมอตางๆ

ทจะใชในหองปฏบตการทดสอบวสด3. ตอบคาถามตอไปน: คาตอบอยในเอกสารคาสอน

a.) จงอธบายวตถประสงคหลกในการทดสอบวสดทางวศวกรรม?b.) จงทาการอธบายและเปรยบเทยบเครองมอทดสอบวสดประเภท

ตางๆ และเครองมอทดสอบประเภทใดทถกใชในการศกษาวชานมากทสด ทาไม?

45

c.) ในขณะททาการทดสอบวสดตอไปน นอกจากเราจะตองวดและจดบนทกคาแรงกระทาแลว เราจะตองทาการวดคาอะไรอกบาง และเราใชเครองมออะไร?

d.) ในการเลอกใชวสดในการกอสรางโครงสรางหรอสรางเครองจกรกล เราจะตองพจารณาปจจยอะไรบาง?

- ปฏบตการท 3: การทดสอบแรงดงของเหลกและเหลกหลอ- ปฏบตการท 4: การทดสอบแรงบดของเหลกและเหลกหลอ- ปฏบตการท 5: การทดสอบแรงกดอดของไมในแนวขนานเสยน

และตงฉากกบเสยน

- ปฏบตการท 8: การทดสอบแรงดดของไม

46

ปฏบตการท 2Poisson’s Ratio of Rubber

1. วตถประสงค1.a เพอใหเขาใจถงพฤตกรรมทางกล และสมบตทางกลของยาง ซง

ประกอบดวย Poisson’s Ratio, ความสมพนธของ stress และ strain, และ modulus of elasticity

1.b เพอใหมความชานาญในการใชเครองมอวดระยะตางๆ เชน veneer caliper และ micrometer เปนตน และสามารถวางแผนการทดสอบได

47

2. ทฤษฎพนฐานเมอแทงวตถซงทาจากวสดทสามารถเปลยนแปลงขนาดและรปรางได เชน ยางและเหลกโครงสราง เปนตน ถกกระทาโดยแรงดงตามแนวแกนผานจด Centroid ของหนาตดของแทงวตถแลว

48

“ในชวงทวสดมพฤตกรรมแบบ elastic อตราสวนของความเครยดตามขวางตอความเครยดตามยาวจะมคาทคงท และเปนคาเฉพาะของวสดแบบ homogenous และ isotropic แตละชนด”

lat dδε′

= −Llongδε =

long

lat

εε

−=−=νstrain axialstrain lateral

Poisson’s Ratio

0 0.5ν≤ ≤

49

3. อปกรณทใช1. แผนยาง2. Veneer caliper และ micrometer3. ไมบรรทดเหลก4. ชดทดสอบ Poisson’s ratioและตมนาหนก

50

4. ขนตอนการทดสอบ1. กาหนดจด 3 จดบนแผนยางและทาเครองหมายไว 2. วดคาความกวาง ความยาว และความหนาของแผนยางตามจดทไดกาหนดไวและหาคาเฉลย

3. ตดตงแผนยางเขากบชดทดสอบ Poisson’s ratio4. ทาการเพมแรงโดยการแขวนตมนาหนกแลว ทาการวดคาความกวาง ความยาว และความหนาของแผนยางตามจดทไดกาหนดไว และหาคาเฉลย

5. ทาการทดสอบตามขอ 4. อยางนอยอก 4 ครง

51

5. ผลการทดสอบ

0 60.00 49.81 6.43310 N 60.30 49.70 6.420 0.0315 0.0050 -0.0022 -0.0020 0.44 0.40

52

6. การวเคราะหขอมลและแสดงผล

1. หาคา stresso

FA

σ =

2. หาคา strain ,long xε ,lat yε ,lat zε

4. หาคา Poisson’s Ratio และหาคาเฉลยและคาเบยงเบนมาตรฐาน

3. เขยน stress-strain curve

,

,

lat yxy

long x

εν

ε= − ,

,

lat zxz

long x

εν

ε= −

5. หาคา modulus of elasticity6. เขยน discussions และ conclusions ของการทดสอบพรอมเปรยบเทยบคาทไดกบคามาตรฐานทหาไดจากหนงสออางอง และบอกถงสาเหตของความแตกตาง (ถาม)