Sterkte van materiale: 27 Volledige vinnige feite

Daar is twee tipes liggaam: rigiede liggaam en vervormbare liggaam. Afstand tussen enige twee punte bly konstant met krag wat op 'n liggaam toegepas word, staan ​​bekend as a Starre liggaam en die liggaam waarin hierdie afstandsverandering bekend staan ​​as a vervormbare liggaam. Sterkte van materiaal is die studie van vervormbare liggame. Hierin bestudeer ons die verskillende eienskappe van materiale deur krag daarop toe te pas. Studie van die sterkte van materiale help om materiaal vir verskillende toepassings te kies volgens hul eienskappe. Sterkte van materiaal word ook genoem Meganika van materiaal. Sterkte van materiaal sluit spanning, vervorming, spanning-rek-kromme, ens.

Ingenieurstres

• Oombliklike las of krag toegepas per eenheid oorspronklike oppervlakte van deursnee (Voor enige vervorming) staan ​​bekend as ingenieursspanning.
•  Dit word aangedui deur σ (sigma). SI-eenheid van ingenieurstres is N/m² of Pascal (Pa).

Ingenieurstres= (Gemag toegepas)/ (Oorspronklike area)

Kliek hier! vir meer besonderhede

Klassifikasie van stres

Oor die algemeen word volgende ingenieursspannings geklassifiseer in sterkte van materiaalstudies.

Normale stres

• Wanneer die toegepaste krag loodreg op die gegewe deursnee van die monster is (aksiale las), dan staan ​​die ooreenstemmende spanning wat in die materiaal geproduseer word, bekend as normale spanning.
•  Baie keer is krag wat op die oppervlak toegepas word nie eenvormig nie; in daardie geval neem ons 'n gemiddelde van die toegepaste krag.

Normale Spanning= (Loodregte komponent van Toegepaste Krag)/ Oppervlakte

Trekspanning

Wanneer die toegepaste krag weg van die materiaal is, staan ​​die spanning wat geproduseer word, bekend as trekspanning.

Saamdrukking

Wanneer die toegepaste krag in na die voorwerp is, dan staan ​​die spanning wat geproduseer word bekend as kompressiespanning.

Buig Stres

• Wanneer krag op die balkvormige materiaal toegepas word, ondergaan die materiaal se boonste oppervlak 'n druktipe spanning, en die onderste oppervlak ondergaan spanning-tipe Spanning en die middel van die balk bly neutraal. Sulke spanning staan ​​bekend as buigspanning.
•  Dit staan ​​ook bekend as buigspanning.

Skuifspanning

Wanneer die toegepaste krag parallel is met die area waarop dit toegepas word, staan ​​die Spanning bekend as skuifspanning.

Skuifspanningsformule

Skuifspanning= (krag opgelê parallel aan die boonste en onderste vlakke) / Oppervlakte.

Trekspanning vs skuifspanning

Trekspanning	Skuifspanning
Die toegepaste krag is loodreg na die oppervlak.	Die toegepaste krag is parallel na die oppervlak.
Dit word aangedui met σ.	Dit word aangedui deur τ.

Gekombineerde spanningsvergelyking

Terwyl ons die sterkte van materiale in werklike voorbeelde bestudeer, kan ons gevalle hê waarin meer as een tipe spanning op die materiaal inwerk, in daardie geval moet ons 'n vergelyking hê wat verskillende tipe spannings kan kombineer

Die volgende is die vergelyking wat skuif- en trekspannings kombineer.

waar,

f_x= trek- of drukspanning in die x-rigting

f_y= trek- of drukspanning in die y-rigting

f_s= skuifspannings wat op die vlakke in x- en y-rigting inwerk

f₁= maksimum beginsel Stres

f₂= minimum trekspanning

q= maksimum skuifspanning

Stres Konsentrasie Faktor

• In die studies van Strength of Materials is die materiaal waarop ons stres toepas baie keer nie eenvormig nie. Dit kan 'n paar onreëlmatighede in sy geometrie of binne die struktuur hê wat gevorm word as gevolg van kepe, krapgate, filette, groewe, ens., wat veroorsaak dat die konsentrasie van spanning op 'n sekere punt baie hoog is op die materiaal wat bekend staan ​​as stres konsentrasie or stresverhoging/verhoger.
• Die graad van hierdie konsentrasie word uitgedruk as die verhouding van maksimum Spanning tot verwysingspanning, waar verwysingspanning totale Spanning binne 'n element onder dieselfde lastoestande is, sonder enige konsentrasie of diskontinuïteit.

Streskonsentrasiefaktorformule:

Stres Konsentrasie = maksimum Stres / Verwysing Stres

Kliek hier! vir meer besonderhede

Faktor van veiligheid

• Terwyl die sterkte van materiale bestudeer word, is daar altyd 'n paar onsekerhede in die gemete waardes van spannings; dus die spanning wat ons gaan oorweeg vir ons gebruik bekend as werkstres (σ_w) is altyd minder as die eksperimentele waarde van stres. In die meeste van die toepassings oorweeg ons opbrengssterkte (σ_y).
• Werkspanning word bepaal deur die vloeisterkte met 'n faktor te verminder; daardie faktor staan ​​bekend as die faktor van veiligheid. Dus, die faktor van veiligheid is 'n verhouding van opbrengssterkte tot werkstres. Die simbool daarvan is N. Dit is 'n eenheidlose hoeveelheid.

            Faktor van Veiligheid = Opbrengssterkte/ Werkstres

Ingenieursspanning

• Verandering in lengte op 'n sekere oomblik van die materiaal per eenheid oorspronklike lengte (Voor enige toepassing van krag) staan ​​bekend as ingenieursspanning.
•  Dit word aangedui deur ε (Epsilon) of γ (Gamma). Dit is 'n eenheidlose hoeveelheid.

              Ingenieursspanning= (Verandering in lengte)/ (Oorspronklike Lengte)

Poison se verhouding

• Wanneer trekspanning op die materiaal toegepas word, is daar verlenging langs die toegepaste las-as en verkorting saam met loodregte rigtings op die toegepaste Spanning. Dus, die vervorming wat in die toegepaste spanningsrigting geproduseer word, staan ​​bekend as aksiale spanning en die vervorming wat in die loodregte rigting geproduseer word as die toegepaste Spanning bekend staan laterale spanning or dwarsspanning.
• Die verhouding van die laterale vervorming en aksiale vervorming staan ​​bekend as Poisson se verhouding. Dit word aangedui met ʋ (nu). Dit is 'n baie belangrike konstante vir 'n gegewe materiaal.

            Poisson se verhouding= – (sywaartse vervorming/ aksiale vervorming)

Laat die toegepaste las in z-rigting is en vervorming wat in daardie rigting geproduseer word, is ε_x  en materiaal isotroop en homogeen ( ) dan is Poisson se verhouding

Om in detail te leer oor Poisson's Ratio Besoek hier

Stres-rek-kromme

• Plot van spanning tot vervorming gee 'n aansienlike aantal eienskappe van die materiaal in sterkte van materiaalstudie.
• Die spanning-rek-kromme is spanning versus vervormingskurwe waarin vervorming op onafhanklike as is, dws x-as en spanning is op afhanklike dws y-as. Dit is 'n belangrike eienskap van die materiaal.
• By die lastoepassing vind twee tipes vervorming in die materiaal plaas, afhangende van die vervormingswaarde, eerstens is elastiese vervorming en tweedens is plastiese vervorming.

Ware stres-rek-kromme

Dit is 'n spanning-rek-kromme waarin ware spanning teen ware spanning geplot word. Beide spanning en spanning is gebaseer op oombliklike meting. Gevolglik word die oombliklike deursnee-area in plaas van oorspronklike deursnee beskou, en oombliklike lengte word beskou in plaas van die oorspronklike lengte.

Elastiese vervorming

• Elastiese vervorming is die vervorming waarin materiaal sy oorspronklike vorm herwin met die verwydering van die krag.
• Hierdie streek het 'n proporsionele limiet, elastiese limiet, boonste opbrengspunt en laer opbrengspunt.

Elastisiteitsmodulus | Hooke se wet

• Wanneer hierdie tipe vervorming voorkom, is die vervorming in die metaalstuk byna eweredig aan die spanning; daarom, hierdie vervorming vind plaas as 'n reguit lyn in Spanning versus vervorming plot behalwe vir sommige materiale soos grys gietyster, beton en baie polimere.
• Stres is eweredig aan die spanning deur hierdie verhouding.

• Dit staan ​​bekend as Hooke se wet, waar Y die proporsionaliteitskonstante bekend staan ​​as Young se Modulus or modulus van Elastisiteit. Dit word ook deur E aangedui. Dit is die helling van die spanning-rek-kromme in die elastiese limiet. Dit is een van die belangrikste wette in die studies van sterkte van materiaal.

Modulus van Elastisiteit Formule

Die waarde daarvan is effens hoër vir keramiek as metale en waarde is effens laer vir polimere as metale. Of die meeste strukture moet slegs vervorming in die elastiese limiet hê; daarom is hierdie streek nogal belangrik.

Plastiese vervorming

• As die toegepaste krag in hierdie gebied verwyder word, kry die materiaal nie sy oorspronklike vorm terug nie.
• Die vervorming in die materiaal is permanent.
• In hierdie streek is Hooke se wet nie geldig nie.
• Hierdie streek het uiteindelike treksterkte van materiale en breekpunt.

• Daar is 'n paar punte op die kurwe rondom watter tipe van vervormingsveranderinge. Hierdie punte is baie belangrik aangesien dit ons vertel van die beperkings en reekse van materiaal wat uiteindelik nuttig is in materiaal se toepassing.

Proporsionele perk

• Dit is die punt in die kromme tot waar Spanning eweredig is aan die spanning.
• Wanneer die materiaal verby die proporsionaliteitsgrens gerek word, is spanning nie eweredig aan die vervorming nie, maar dit toon steeds elastiese gedrag.

Elastiese limiet

• Dit is die punt in die kromme tot waar materiaal elastiese gedrag toon.
• Na hierdie punt begin plastiese vervorming in die materiaal.
• Buite die elastiese limiet, veroorsaak Stres dat die materiaal vloei of meegee.

Opbrengspunt

Dit is die punt waar opbrengs van die materiaal plaasvind; dus begin plastiese vervorming van materiaal vanaf hierdie punt.

Wat is opbrengssterkte?

• Spanning wat ooreenstem met die opbrengspunt staan ​​bekend as opbrengsterkte- sy weerstand teen sy plastiese vervorming.
• Baie keer is dit nie moontlik om dit presies op te spoor nie. Die elasties-plastiese oorgang is goed gedefinieer en baie skielik, genoem as opbrengspuntverskynsel.

• Boonste opbrengspunt: Dit is die punt in die grafiek waar maksimum las of spanning benodig word om die plastiese vervorming van die materiaal te inisieer.

• Laer opbrengspunt: Dit is 'n punt waarop minimum Spanning of las vereis word om die materiaal se plastiese gedrag te handhaaf.

• Die boonste opbrengspunt is onstabiel, maar onderste opbrengspunt is stabiel, so ons gebruik 'n laer opbrengspunt terwyl ons die komponente ontwerp.

Ultimate Strength Definisie | Ultieme Stres Definisie

• Na oplewing, soos plastiese vervorming voortduur, bereik dit 'n maksimum limiet bekend as uiteindelike spanning of uiteindelike sterkte.
• Dit staan ​​ook bekend as Uiteindelike Treksterkte (UTS) of treksterkte. Dit is die maksimum spanning wat deur materiaal in spanning onderhou kan word.
• Alle vervorming tot op hierdie punt is uniform, maar by hierdie maksimum spanning begin klein vernouing van materiaal vorm, hierdie verskynsel word genoem as 'nek'.

Skeurpunt | Breukpunt | Breekpunt

• Spanning wat nodig is om plastiese vervorming voort te sit, begin afneem na uiteindelike sterkte en breek uiteindelik die materiaal op 'n punt bekend as breekpunt of breekpunt.
• Die spanning van die materiaal by breekpunt staan ​​bekend as 'breuksterkte'.

Spannings-rek-kromme vir bros materiaal

Spannings-rek-kromme vir rekbare materiaal

 Verw. – Stres-String

Belangrike vrae en antwoorde wat verband hou met die sterkte van materiale

Wat is ingenieurstres?

Oombliklike las of krag toegepas per eenheid oorspronklike oppervlakte van deursnee (Voor enige toepassing van krag) staan ​​bekend as ingenieursspanning.

Dit word aangedui deur σ (sigma). SI-eenheid van ingenieurstres is N/m2 of Pascal (Pa).

Wat is Engineering Strain?

Verandering in lengte op 'n sekere oomblik van die materiaal per eenheid oorspronklike lengte (Voor enige toepassing van krag) staan ​​bekend as ingenieursspanning.

Dit word aangedui met ε (Epsilon) of γ (Gamma). Dit is 'n eenheidlose hoeveelheid.

Wat is trekspanning?

Wanneer die toegepaste krag weg van die materiaal is, staan ​​die spanning wat geproduseer word, bekend as trekspanning.

Wat is kompressiewe stres?

Wanneer die toegepaste krag in na die voorwerp is, staan ​​die spanning wat geproduseer word bekend as drukspanning.

Wat is skuifspanning?

Wanneer die toegepaste krag parallel is met die area waarop dit toegepas word, staan ​​die Spanning bekend as skuifspanning.

Wat is faktor van veiligheid?

Daar is altyd 'n paar onsekerhede in die gemete waardes van spannings; daarom is die spanning wat ons vir ons gebruik gaan oorweeg, bekend as werkstres (σw), altyd minder as die eksperimentele waarde van stres. In die meeste van die toepassings oorweeg ons opbrengssterkte (σy).

Werkspanning word bepaal deur die vloeisterkte met 'n faktor te verminder; daardie faktor staan ​​bekend as die faktor van veiligheid. Dus, die faktor van veiligheid is 'n verhouding van opbrengssterkte tot werkstres. Die simbool daarvan is N. Dit is 'n eenheidlose hoeveelheid.

Wat is Ware Stres-Strain Curve?

Dit is 'n spanning-rek-kromme waarin ware spanning teen ware spanning geplot word. Beide Spanning en vervorming is gebaseer op oombliklike meting, daarom word oombliklike oppervlakte van die deursnit oorweeg in plaas van oorspronklike deursnee en oombliklike lengte word oorweeg in plaas van die oorspronklike lengte.

Wat is breekpunt?

Spanning wat nodig is om plastiese vervorming voort te sit, begin afneem na uiteindelike sterkte en breek uiteindelik die materiaal by 'n punt wat bekend staan ​​as breekpunt.

Wat is uiteindelike treksterkte?

Na oplewing, soos plastiese vervorming voortduur, bereik dit 'n maksimum limiet bekend as uiteindelike spanning of uiteindelike sterkte, dit staan ​​ook bekend as Ultimate Tensile Strength (UTS)

Wat is Hooke se wet? | Verduidelik Hooke se wet

Wanneer hierdie tipe vervorming voorkom, is die vervorming in die metaalstuk byna eweredig aan die spanning; daarom, hierdie vervorming vind plaas as 'n reguit lyn in Spanning versus vervorming plot behalwe vir sommige materiale soos grys gietyster, beton en baie polimere. Stres is eweredig aan die spanning deur hierdie verhouding.

Dit staan ​​bekend as Hooke se wet, waar Y die proporsionaliteitskonstante bekend staan ​​as Young se Modulus.

Dit is een van die belangrikste wette in die studies van Strength of Materials.

GEVOLGTREKKING

In hierdie artikel word belangrike terminologie van sterkte van materiale breedvoerig verduidelik, soos ingenieursspanning, vervorming, spanning-vervormingskurwe vir beide rekbare en bros materiale, jong modulus, Poisson se verhouding, ens. Sterkte van materiale staan ​​ook bekend as meganika van materiale.

Om meer te wete te kom oor meganiese ingenieurswese en sterkte van materiale kliek hier!