Μάθημα ΙΙ Ιδιότητες Υλικών Φυσικομηχανικές (Αντοχές, Παραμορφώσεις) Μηχανικές Ιδιότητες Υλικών Τάση - Παραμόρφωση Ελαστική Συμπεριφορά Πλαστική Συμπεριφορά Αντοχή και Ολκιμότητα Σκληρότητα Μηχανική Αντοχή Αντοχή σε κάμψη F F F F Αντοχή σε εφελκυσμό FFF F FF F F F F FFF Αντοχή σε συμπίεση FF F F Αντοχή σε διάτμηση F ή ψαλιδισμός Αντοχή σε Θραύση , , F F F FF F FF : Αντοχές Υλικών Στατική Αντοχή Αντοχή σε διαμετρική Θλίψη Αντοχή σε στρέψη Αντοχή σε κρούση Αντοχή σε αποκόλληση Αντοχή Κόπωσης Παραμόρφωση (deformation) Ως παραμόρφωση ονομάζουμε την επιμήκυνση ανά μονάδα μήκους ενός υλικού. lo l Η παραμόρφωση ε είναι αδιάστατο μέγεθος Παραμόρφωση (deformation) ε>0 l lo l ε<0 Τάση (stress) Ως τάση ονομάζουμε την δύναμη ανα μονάδα επιφάνειας. F Δύναμη S επιφάνεια Η τάση μετριέται σε Newton / m2 (Pa) Αντοχή σε Θλίψη ( σD ) Αντοχή σε θλίψη είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε θλιπτική αξονική καταπόνηση F S σD < 0 F Η αντοχή σε θλίψη μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm2 Αντοχή σε Θλίψη Για τον ορθό υπολογισμό της αντοχής σε θλίψη απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ελεύθερη εγκάρσια παραμόρφωση του δοκιμίου στη θέση, όπου επιβάλλεται το φορτίο. Για να προκύψει ορθή τιμή της αντοχής σε θλίψη, πρέπει ο λόγος του ύψους h του δοκιμίου προς το πλάτος του, d να είναι h/d ~3 Αντοχή σε Εφελκυσμό ( σz ) Αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε εφελκυστική αξονική καταπόνηση F S σz > 0 F Η αντοχή σε εφελκυσμό μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm2 Αντοχή σε διάρρηξη ή διαμετρική θλίψη Αντοχή σε διάρρηξη ή αντοχή σε διαμετρική θλίψη είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν σε κυλινδρικά δοκίμια επιβάλλονται φορτία σε δύο αντιδιαμετρικά σημεία ( MPa ) σz σD F = Φορτίο (Ν) l = μήκος δοκιμίου (mm) d = διάμετρος δοκιμίου (mm) , , Αντοχή σε κάμψη 1 min.που παρουσιάζουν τα Αντοχή σε κάμψη είναι η αντοχή δοκίμια του υλικού,, όταν υποβάλλονται σε καμπτική καταπόνηση με το φορτίο να ενεργεί κάθετα προς τον . άξονα τους. M = Καμπτική Ροπή ( N * mm ) W = Ροπή αντίστασης ( mm3 ) Η αντοχή σε κάμψη επηρεάζεται σημαντικά απο το λόγο l/d του μήκους l προς το ύψος d. Για λόγο l/d < 3.5 το αποτέλεσμα δεν μπορεί να θεωρηθεί ώς αντοχή σε κάμψη. Αντοχή σε διάτμηση ή ψαλιδισμό, σx Αντοχή σε διάτμηση είναι η αντοχή που παρουσιάζουν τα δοκίμια του υλικού, όταν υποβάλλονται σε ψαλιδισμό ή σε ολίσθηση διατομής στο επίπεδο που επενεργεί η δύναμη. F = φορτίο ή δύναμη ( N ) S = διατομή δοκιμίου( mm ) 13 Διατμητικές τάσεις αναπτύσσονται σε συνδέσεις με καρφιά ή βίδες, ε καρφώματα ξύλινων κατασκευών 13 • Στατική αντοχή Ως στατική αντοχή σ, ορίζεται η αντοχή την οποία παρουσιάζουν δοκίμια υλικών όταν υποβάλλονται σε βραχύχρονη καταπόνηση, δηλαδή όταν ο χρόνος που διέρχεται μέχρι την επιβολή του μέγιστου φορτίου είναι μικρότερος από 1 min. Η αντοχή αυτή εξαρτάται από τη μορφή και τις διαστάσεις του δοκιμίου, καθώς και από την ταχύτητα φόρτισης. • Αντοχή σε Στρέψη Αντοχή σε στρέψη είναι η αντοχή που παρουσιάζουν δοκίμια του υλικού όταν υποβάλλονται σε στρέβλωση που προκαλείται από ζεύγος δυνάμεων, οι οποίες επενεργούν σε επίπεδο κάθετο στον άξονα τους. 13 • Αντοχή σε κρούση Αντοχή σε κρούση ονομάζεται η αντοχή που παρουσιάζουν δοκίμια του υλικού, όταν τα φορτία καταπόνησης επιβάλλονται ακαριαία • Αντοχή σε αποκόλληση Αντοχή σε αποκόλληση ονομάζεται η απαιτούμενη τάση, δηλαδή ο λόγος της δύναμης προς την επιφάνεια, για να αποκολληθούν δύο συγκολλημένα υλικά, όταν η δύναμη επενεργεί κάθετα προς την επιφάνεια. • Αντοχή σε κόπωση Τάσεις κόπωσης ονομάζονται οι τάσεις που αναπτύσσονται σε μέλη κατασκευών και οι οποίες μεταβάλλονται περιοδικά με το χρόνο. • Αντοχή κόπωσης ονομάζεται η ονομαστική εναλλασσόμενη τάση, η οποία προκαλεί αστοχία για καθορισμένη μέση τάση και κύκλους εναλλαγών • ΌΌριο κόπωσης ονομάζεται η αντοχή κόπωσης που λαμβάνεται για καθορισμένη μέση τάση, όταν για οποιαδήποτε αύξηση των εναλλαγών φόρτισης δεν παρατηρείται μείωση της αντοχής. Διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων Οι τάσεις σ που αναπτύσσονται κατά τη φόρτιση και οι αντίστοιχες παραμορφώσεις ε χαράσσονται σε διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων, τα οποία χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά των υλικών ως προς τις παραμορφώσεις. • Απολύτως ελαστικά ( γυαλί ) • Ιξώδη ( άσφαλτος ) • Βισκοελαστικά ( σκυρόδεμα ) 26 – ( 27 ), . Διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων 26 ( 27 ), 27 Αντοχή σε Εφελκυσμό ( σz ) Αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε εφελκυστική αξονική καταπόνηση F S σz > 0 F Η αντοχή σε εφελκυσμό μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm2 Συμπεριφορά σε συνεχώς αυξανόμενη εφελκυστική τάση Ελαστική συμπεριφορά Πλαστική Καταστροφική συμπεριφορά Ελαστική20συμπεριφορά Οι παραμορφώσεις χαρακτηρίζονται ώς ελαστικές όταν παύουν, να υπάρχουν μετά τη διακοπή της φόρτισης που τις . προκάλεσε. • Μέτρο Ελαστικότητας, Ε : .l l (15), • l = αρχικό μήκος . 28 . ( 28 ). • Δl , = ελαστική μεταβολή του μηκους Για υλικά χωρίς γραμμικό μέτρο ελαστικότητας χρησιμοποιείται το εφαπτομενικό μέτρο ελαστικότητας. Ε = εφ (α) Συντελεστής Εγκάρσιας συστολής Λόγος Poison μ εq = εγκάρσια παραμόρφωση εl = διαμήκης παραμόρφωση Μέτρο διάτμησης, G τ = διατμητική τάση γ = διατμητική παραμόρφωση Ιξώδης συμπεριφορά Ιξώδης είναι η ρεολογική συμπεριφορά των υλικών σε υγρή κατάσταση και μελετάται με τη βοήθεια ειδικού οργάνου του βισκοσιμετρου. Για τα ιδανικά ιξώδη υγρά υπάρχει αναλογία μεταξύ της διατμητικής τάσης τ και της ταχύτητας διατμητικής παραμόρφωσης γ. Το ιξώδες (viscosity), n , ορίζεται ως τ = n * γ ,n, 1.2.2.4 : = n. . Βισκοελαστική συμπεριφορά , (19) , , , . . Βισκοελαστικά 1.2.2.5 ονομάζονται τα υλικά των οποίων η παραμόρφωση περιλαμβάνει ελαστικό και ιξώδες μέρος. ( 29). 29 – , Βισκοελαστική συμπεριφορά • Ερπυσμός Ερπυσμός ονομάζεται το φαινόμενο της συνεχούς παραμόρφωσης ενος υλικού υπο την επίδραση σταθερής τάσης με την πάροδο του χρόνου. • Χαλάρωση Χαλάρωση ονομάζεται το φαινόμενο της συνεχούς μεταβολής της τάσης για σταθερή παραμόρφωση ενός υλικού με την πάροδο του χρόνου • Σκληρότητα Σκληρότητα ονομάζεται η αντίσταση που προβάλλει η επιφάνεια των στερεών υλικών κατά τη διάσπαση της συνέχειας της ή κατά τη μεταβολή του σχήματος της. Υλικο Mohs Τάλκης 1 Απατίτης 5 Αδάμας 10 • Ολκιμότητα Η ιδιότητα των υλικών που χαρακτηρίζει την ικανότητα τους να παραμορφώνονται στην ελαστική περιοχή. Υλικά με πολύ μικρή ολκιμότητα : ψαθυρά
© Copyright 2024 Paperzz
