Sterkte van materialen: 27 volledige snelle feiten

Er zijn twee soorten carrosserieën: stijve carrosserieën en vervormbare carrosserieën. De afstand tussen twee punten blijft constant met kracht die op een lichaam wordt uitgeoefend, bekend als een stijve carrosserie en het lichaam waarin deze afstandsverandering bekend staat als een vervormbaar lichaam. Sterkte van materiaal is de studie van vervormbare lichamen. Hierin bestuderen we de verschillende eigenschappen van materialen door er kracht op uit te oefenen. Studie van de sterkte van materialen helpt bij het selecteren van materiaal voor verschillende toepassingen op basis van hun eigenschappen. Sterkte van materiaal wordt ook wel Mechanica van materiaal. Sterkte van materiaal omvat spanning, rek, spanning-rekcurve enz.

Technische stress

• Onmiddellijke belasting of kracht die wordt uitgeoefend per eenheid oorspronkelijk oppervlak van doorsnede (vóór enige vervorming) staat bekend als technische spanning.
•  Het wordt aangeduid met σ (sigma). SI-eenheid van technische spanning is N / m² of Pascal (Pa).

Technische spanning = (kracht toegepast) / (origineel gebied)

Klik hier! voor meer details

Classificatie van stress

Over het algemeen worden volgende technische spanningen geclassificeerd in sterkte van materiaalstudies.

Normale stress

• Wanneer de uitgeoefende kracht loodrecht staat op de gegeven dwarsdoorsnede van het monster (axiale belasting), dan staat de overeenkomstige spanning die in het materiaal wordt geproduceerd bekend als normale spanning.
•  Vaak is de kracht die op het oppervlak wordt uitgeoefend niet uniform; in dat geval nemen we een gemiddelde van de uitgeoefende kracht.

Normale spanning = (loodrechte component van toegepaste kracht) / oppervlakte

Trekspanning

Wanneer de uitgeoefende kracht weg is van het materiaal, staat de geproduceerde spanning bekend als trekspanning.

Druksterkte

Wanneer de uitgeoefende kracht in de richting van het object is, staat de geproduceerde spanning bekend als compressiespanning.

Buigspanning

• Wanneer er kracht wordt uitgeoefend op het balkvormige materiaal, ondergaat het bovenoppervlak van het materiaal een soort compressie, en ondergaat het onderoppervlak spanning van het type spanning en blijft het midden van de balk neutraal. Dergelijke spanning staat bekend als buigspanning.
•  Het is ook bekend als buigspanning.

Schuifspanning

Wanneer de uitgeoefende kracht parallel is aan het gebied waarop deze wordt uitgeoefend, staat de spanning bekend als schuifspanning.

Formule voor afschuifspanning

Afschuifspanning = (Kracht die parallel aan de boven- en ondervlakken wordt uitgeoefend) / Gebied.

Trekspanning versus schuifspanning

Gecombineerde spanningsvergelijking

Bij het bestuderen van de sterkte van materialen in praktijkvoorbeelden, kunnen we gevallen hebben waarin meer dan één type spanning op het materiaal inwerkt, in dat geval hebben we een vergelijking nodig die verschillende soorten spanningen kan combineren

Hieronder volgt de vergelijking die schuif- en trekspanningen combineert.

Waar,

f_x= trek- of drukspanning in de x-richting

f_y= trek- of drukspanning in de y-richting

f_s= schuifspanningen die inwerken op de vlakken in x- en y-richting

f₁= maximaal principe Stress

f₂= minimale trekspanning

q = maximale schuifspanning

Stressconcentratiefactor

• In de studies van de sterkte van materialen is het materiaal waarop we spanning toepassen vaak niet uniform. Het kan enkele onregelmatigheden vertonen in de geometrie of in de structuur die wordt gevormd door inkepingen, krassen, gaten, hoeken, groeven, enz. stress concentratie or stressverhoger / verhoger.
• De mate van deze concentratie wordt uitgedrukt als de verhouding tussen maximale spanning en referentiespanning, waarbij referentiespanning de totale spanning is binnen een element onder dezelfde belastingscondities, zonder enige concentratie of discontinuïteit.

Formule stressconcentratiefactor:

Stressconcentratie = maximale stress / referentiestress

Klik hier! voor meer details

Veiligheidsfactor

• Bij het bestuderen van de sterkte van materialen zijn er altijd enkele onzekerheden in de gemeten waarden van spanningen; daarom is de stress die we gaan overwegen voor ons gebruik bekend als werkstress (σ_w) is altijd kleiner dan de experimentele waarde van stress. In de meeste toepassingen beschouwen we de vloeigrens (σ_y).
• De werkspanning wordt bepaald door de vloeigrens met een factor te verminderen; die factor staat bekend als de veiligheidsfactor. De veiligheidsfactor is dus een verhouding tussen vloeigrens en werkspanning. Het symbool is N. Het is een eenheidloze hoeveelheid.

            Veiligheidsfactor = opbrengststerkte / werkstress

Technische spanning

• Verandering in lengte op een bepaald moment van het materiaal per eenheid oorspronkelijke lengte (vóór enige toepassing van kracht) staat bekend als technische rek.
•  Het wordt aangeduid met ε (Epsilon) of γ (Gamma). Het is een eenheidloze hoeveelheid.

              Technische spanning = (lengteverandering) / (oorspronkelijke lengte)

Verhouding van Poisson

• Wanneer trekspanning op het materiaal wordt uitgeoefend, is er verlenging langs de toegepaste belastingsas en verkorting samen met loodrechte richtingen op de toegepaste spanning. De spanning die in de toegepaste spanningsrichting wordt geproduceerd, staat dus bekend als axiale rek en de spanning geproduceerd in de loodrechte richting de toegepaste spanning staat bekend als laterale belasting or dwarse rek.
• De verhouding van de laterale rek en axiale rek staat bekend als Poisson's verhouding. Het wordt aangeduid met ʋ (nu). Het is een zeer belangrijke constante voor een bepaald materiaal.

            Poisson's Ratio = - (Laterale spanning / axiale spanning)

Laat de toegepaste belasting in z-richting zijn en de spanning die in die richting wordt geproduceerd is ε_x  en materiaal isotroop en homogeen is () dan is de Poisson-verhouding

Voor meer informatie over Poisson's Ratio Bezoek hier

Stress-rek-curve

• Het plotten van spanning naar rek geeft een aanzienlijk aantal eigenschappen van het materiaal in de sterkte van materiaalstudie.
• De spanning-rekcurve is de spanning-rekcurve waarbij de rek zich op de onafhankelijke as bevindt, dwz de x-as en de spanning afhankelijk is, dwz de y-as. Het is een belangrijk kenmerk van het materiaal.
• Bij de belastingstoepassing treden twee soorten vervorming op in het materiaal, afhankelijk van de rekwaarde, ten eerste is er elastische vervorming en ten tweede is er plastische vervorming.

Echte stress-rekcurve

Het is een spanning-rekcurve waarin echte spanning wordt uitgezet tegen echte rek. Zowel spanning als rek zijn gebaseerd op onmiddellijke metingen. Daarom wordt het momentane dwarsdoorsnedegebied beschouwd in plaats van de originele dwarsdoorsnede, en wordt het momentane lengte beschouwd in plaats van de originele lengte.

Elastische vervorming

• Elastische vervorming is de vervorming waarbij materiaal bij het wegnemen van de kracht zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt.
• Dit gebied heeft een proportionele limiet, elastische limiet, bovenste vloeigrens en onderste vloeigrens.

Elasticiteitsmodulus | De wet van Hooke

• Wanneer dit type vervorming optreedt, is de spanning in het metalen stuk bijna evenredig met de spanning; daarom treedt deze vervorming op als een rechte lijn in de spanning versus rek-grafiek, met uitzondering van sommige materialen zoals grijs gietijzer, beton en veel polymeren.
• Stress is evenredig met de belasting door deze relatie.

• Dit staat bekend als De wet van Hooke, waarbij Y de evenredigheidsconstante bekend staat als Young's Modulus or modulus van Elasticiteit. Het wordt ook aangeduid met E. Het is de helling van de spanning-rekcurve in de elastische limiet. Het is een van de belangrijkste wetten in de studies van de sterkte van materiaal.

Elasticiteitsmodulus formule

De waarde is iets hoger voor keramiek dan voor metalen en de waarde is iets lager voor polymeren dan voor metalen. Of de meeste constructies hoeven alleen vervorming te vertonen in de elastische limiet; daarom is deze regio vrij belangrijk.

Plastic vervorming

• Als de uitgeoefende kracht in dit gebied wordt verwijderd, krijgt het materiaal zijn oorspronkelijke vorm niet terug.
• De vervorming in het materiaal is permanent.
• In deze regio is de wet van Hooke niet geldig.
• Dit gebied heeft de ultieme treksterkte van materialen en breekpunt.

• Er zijn enkele punten op de curve rond welk type? van vervormingsveranderingen. Deze punten zijn erg belangrijk omdat ze ons vertellen over de beperkingen en het bereik van materiaal dat uiteindelijk nuttig is bij de toepassing van het materiaal.

Proportionele limiet

• Het is het punt in de curve tot waar de spanning evenredig is met de rek.
• Wanneer het materiaal wordt uitgerekt tot voorbij de proportionaliteitsgrens, is de spanning niet evenredig met de rek, maar vertoont het toch elastisch gedrag.

Elastische limiet

• Het is het punt in de bocht tot waar materiaal elastisch gedrag vertoont.
• Na dit punt begint de plastische vervorming in het materiaal.
• Boven de elastische limiet zorgt Stress ervoor dat het materiaal gaat vloeien of meegeven.

Opbrengst punt

Het is het punt waar het meegeven van het materiaal optreedt; vandaar begint de plastische vervorming van materiaal vanaf dit punt.

Wat is opbrengststerkte?

• Spanning die overeenkomt met het vloeipunt staat bekend als opbrengst sterkte- zijn weerstand tegen plastische vervorming.
• Vaak is het niet mogelijk om het precies te lokaliseren. De elastisch-plastische overgang is goed gedefinieerd en zeer abrupt, aangeduid als vloeipunt fenomeen.

• Bovenste opbrengstpunt: Het is het punt in de grafiek waarop de maximale belasting of spanning vereist is om de plastische vervorming van het materiaal te initiëren.

• Lagere opbrengstpunt: Het is een punt waarop minimale spanning of belasting vereist is om het plastische gedrag van het materiaal te behouden.

• De bovenste vloeigrens is onstabiel, maar de lagere vloeigrens is stabiel, dus we gebruiken een lagere vloeigrens bij het ontwerpen van de componenten.

Definitie van ultieme kracht | Ultieme stressdefinitie

• Na het meegeven, terwijl de plastische vervorming voortduurt, bereikt het een maximale limiet die bekend staat als ultieme spanning of ultieme sterkte.
• Het is ook bekend als Ultieme treksterkte (UTS) of treksterkte. Het is de maximale spanning die kan worden verdragen door materiaal onder spanning.
• Alle vervorming tot nu toe is uniform, maar bij deze maximale spanning begint zich een kleine vernauwing van het materiaal te vormen, dit fenomeen wordt genoemd als 'insnoering'.

Breekpunt | Breukpunt | Breekpunt

• De spanning die nodig is om de plastische vervorming voort te zetten, begint af te nemen na de uiteindelijke sterkte en breekt uiteindelijk het materiaal op een punt dat bekend staat als breekpunt of breukpunt.
• De spanning van het materiaal op het breekpunt staat bekend als 'breuksterkte'.

Stress-Strain curve voor bros materiaal

Stress-Strain Curve voor nodulair materiaal

 Ref. - Stress-spanning

Belangrijke vragen en antwoorden met betrekking tot de sterkte van materialen

Wat is technische stress?

Onmiddellijke belasting of kracht die wordt uitgeoefend per eenheid oorspronkelijk oppervlak van doorsnede (vóór enige toepassing van kracht) staat bekend als technische spanning.

Het wordt aangeduid met σ (sigma). SI-eenheid van technische spanning is N / m2 of Pascal (Pa).

Wat is Engineering Strain?

Verandering in lengte op een bepaald moment van het materiaal per eenheid oorspronkelijke lengte (vóór enige toepassing van kracht) staat bekend als technische rek.

Het wordt aangeduid met ε (Epsilon) of γ (Gamma). Het is een eenheidloze hoeveelheid.

Wat is trekspanning?

Wanneer de uitgeoefende kracht weg is van het materiaal, staat de geproduceerde spanning bekend als trekspanning.

Wat is compressieve stress?

Wanneer de uitgeoefende kracht in de richting van het object is, staat de geproduceerde spanning bekend als drukspanning.

Wat is schuifspanning?

Wanneer de uitgeoefende kracht parallel is aan het gebied waarop deze wordt uitgeoefend, staat de spanning bekend als schuifspanning.

Wat is een veiligheidsfactor?

Er zijn altijd enkele onzekerheden in de gemeten waarden van spanningen; daarom is de stress die we gaan beschouwen voor ons gebruik, bekend als werkspanning (σw), altijd minder dan de experimentele waarde van stress. Bij de meeste toepassingen houden we rekening met vloeigrens (σy).

De werkspanning wordt bepaald door de vloeigrens met een factor te verminderen; die factor staat bekend als de veiligheidsfactor. De veiligheidsfactor is dus een verhouding tussen vloeigrens en werkspanning. Het symbool is N. Het is een eenheidloze hoeveelheid.

Wat is een echte stress-rekcurve?

Het is een spanning-rekcurve waarin echte spanning wordt uitgezet tegen echte rek. Zowel spanning als rek zijn gebaseerd op momentane metingen, daarom wordt het momentane oppervlak van de doorsnede beschouwd in plaats van de originele doorsnede en wordt de momentane lengte in plaats van de oorspronkelijke lengte in aanmerking genomen.

Wat is het breekpunt?

De spanning die nodig is om plastische vervorming voort te zetten, begint af te nemen na de uiteindelijke sterkte en breekt uiteindelijk het materiaal op een punt dat bekend staat als breekpunt.

Wat is ultieme treksterkte?

Na meegeven, terwijl de plastische vervorming voortduurt, bereikt het een maximale limiet die bekend staat als ultieme spanning of ultieme sterkte, het is ook bekend als ultieme treksterkte (UTS)

Wat is de wet van Hooke? | Leg de wet van Hooke uit

Wanneer dit type vervorming optreedt, is de spanning in het metalen stuk bijna evenredig met de spanning; daarom treedt deze vervorming op als een rechte lijn in de spanning versus rek-grafiek, met uitzondering van sommige materialen zoals grijs gietijzer, beton en veel polymeren. Stress is evenredig met de belasting door deze relatie.

Dit staat bekend als de wet van Hooke, waarbij Y de evenredigheidsconstante bekend staat als Young's Modulus.

Het is een van de belangrijkste wetten in de studies van Strength of Materials.

CONCLUSIE

In deze artikelen wordt belangrijke terminologie over de sterkte van materialen gedetailleerd uitgelegd, zoals technische spanning, rek, spanning-rekcurve voor zowel ductiele als brosse materialen, jonge modulus, Poisson-verhouding enz. Sterkte van materialen wordt ook wel mechanica van materialen genoemd.

Voor meer informatie over werktuigbouwkunde en de sterkte van materialen klik hier!

TechieScience Kern MKB

Het TechieScience Core MKB-team is een groep ervaren vakexperts uit diverse wetenschappelijke en technische vakgebieden, waaronder natuurkunde, scheikunde, technologie, elektronica en elektrotechniek, auto-industrie en werktuigbouwkunde. Ons team werkt samen om hoogwaardige, goed onderbouwde artikelen te creëren over een breed scala aan wetenschappelijke en technologische onderwerpen voor de TechieScience.com-website.

Al onze senior MKB-bedrijven hebben meer dan 7 jaar ervaring op de betreffende gebieden. Ze zijn professionals uit de werkende industrie of verbonden aan verschillende universiteiten. Refereren Onze auteurs Pagina om meer te weten te komen over onze kern-KMO's.