Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

Transkrypt

1 Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7 dr inż. Hanna Smoleńska Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska Materiały edukacyjne

2 Sprężystość i wytrzymałość

3 Naprężenie odkształcenie sprężyste Jakie są wady i zalety takiego schematu odkształcenia? Gdzie można je wykorzystać? Ashby M.F., Jones D.R.H.. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania - tom 1. WNT, Warszawa 1996

4 Jakie są wady i zalety takiego schematu odkształcenia? Gdzie można je wykorzystać? Ashby M.F., Jones D.R.H.. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania - tom 1. WNT, Warszawa 1996

5 o u Jakie są wady i zalety takiego schematu odkształcenia? Gdzie można je wykorzystać? Ashby M.F., Jones D.R.H.. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania - tom 1. WNT, Warszawa 1996

6 Naprężenie odkształcenie trwałe Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998

7 PMMA (pleksiglas) T g = +100 C PS (polistyren) T g = +90 C PE (polietylen) T g = -20 C Kauczuk naturalny T g = -40 C Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998

8 Czy materiały ceramiczne mogą pracować w warunkach naprężeń rozciągających lub skręcających? Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998

9 Które materiały są kruche a które plastyczne? Jak to wpływa na możliwość ich wykorzystania?

10 R e granica plastyczności dla różnych grup materiałów bardziej prawidłowo f wytrzymałość t.j. naprężenia niszczące, odpowiednio: R e metale i polimery, Ashby M.F., Jones D.R.H.. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania - tom 1. WNT, Warszawa 1996 wytrzymałość na ściskanie - ceramika, wytrzymałość na rozdarcie - elastomery, wytrzymałość na rozciąganie - kompozyty Jaki materiał jest najmocniejszy?

11 Porównanie wytrzymałości względnej różnych grup materiałów Ashby M.F., Jones D.R.H.. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania - tom 1. WNT, Warszawa 1996

12 Przejście w stan kruchy zmiana własności wytrzymałościowych w niskich temperaturach Czy już wiadomo dlaczego zginęła wyprawa Scotta na Antarktydę?

13 Jakie materiały wybrać na lekką i wytrzymałą konstrukcję? Wytrzymałość σ f (granica plastyczności dla metali i polimerów, wytrzymałość na ściskanie dla ceramiki, wytrzymałość na rozdarcie elastomerów, wytrzymałość na rozciąganie dla kompozytów) w zestawieniu z gęstością ρ.

14 Materiał na sprężynę płaską Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa 1998 Sprężyna o kształcie blaszki, prostokątnej w przekroju, podpartej na końcach i obciążonej w środku siłą F, ugina się o wartość delta δ Fl 3 4Ebt 3

15 Największe naprężenie na powierzchni wynosi 3Fl 2bt 2 Warunkiem poprawnej pracy jest aby w trakcie użytkowania nie nastąpiło trwałe odkształcenie. Jednocześnie maksymalne naprężenia nie mogą przekraczać naprężeń niszczących 3Fl 2bt 2 f f 6 t 2 E l Najlepsze będą materiały dla których największy będzie wskaźnik M M f E

16 Jaką linię przewodnią wybrać? Gdzie położone są najkorzystniejsze materiały? Jaka grupa materiałowa znajduje zastosowanie przy dużych obciążeniach? Linie przewodnie odpowiadające stałej wartości wskaźników σ f /ρ, σ f 2/3 /ρ, σ f 1/2 /ρ umożliwiają dobór materiałów na konstrukcje o minimalnej masie i minimalnym odkształceniu plastycznym

17 Wybrane materiały E [GN m -2 ] σ f (R e ) [MN m -2 ] Mosiądz (walcowany na zimno) , Brąz (walcowany na zimno) , Brąz fosforowy , Brąz berylowy , Stal sprężynowa , Stal nierdzewna (walcowany na zimno) , Nimonic , Które i w jakich warunkach należy zastosować? M f E

18 A co z ceną? Czy są tanie materiały o wysokiej wytrzymałości?

19 Polecenie Przeanalizować funkcje i cechy materiału na opakowanie na płytę CD.