225 -237,36 -352,80 80,64 72,00 -295,08 76,32 25100 -197181 -59,4223 Joonis 3. Pinge-moonde diagramm Joonis 4. Moonete sõltuvus joonpingusel Youngi moodul E = 0,203×106/10-6 = 0,203×1012 = 203×109 = 203 GPa Piki- ja ristimoonde vahelise proprtsiooni määrab Poissoni tegur. Graafiku 4 sirge tõus annab Poissoni teguriks = 0,256 = 0,26 Nihkeelastsusmoodul G = 203/2(1+0,26) = 81 GPa 3
M2, Nm -410 l4, m 0,48 M3, Nm -370 l5, m 0,12 1.1 Väändemomendid: m4-m3-m2+m1=0 m4=370+410-590 => m4=190 Nm I – I : T1=0 II – II: T2-m1=0 =>T2=590 Nm III – III: T3-m2+m1=0 => T3=590-410=180 Nm IV – IV: T4=m3+m2-m1 => T4=370+410-590=190 Nm V – V: T5-m4+m3+m2-m1 => T5=0 1.2 Teine osa: Kuna materjal on teras C45E, siis R p0,2 = 370 MPa (tinglik voolavuspiir) G = 8,1*10 4 MPa (nihkeelastsusmoodul) (Tugevustingimus) τ ≈ (0,5...0,6)[σ] (lubatud väändepinge) τ ≈ 0,5* [σ] = 0,5 *205.56 * 106= 102.78 MPa. (minimaalne läbimõõt) Valisin 32 mm (polaarvastupanumoment) (polaarinertsiraadius) 1.3 Pinged I – I: τ II – II: τ III – III: τ IV – IV: τ V – V: τ
Kodutöö Nr. 2 Keevisliide Ristlõike dimensioneerimine Maksimaalne paindemoment Nm. Materjal: teras S355J2H (EN 10025) Mehaanilised omadused voolavuspiir ReH (y) = 355 MPa; tugevuspiir Rm (u) = 510 - 680 MPa; elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. Lubatud paindepinge MPa Minimaalne telgvastupanumoment Sobiv ristlõige: toru 50x30x2, Wx = 3,81 cm3, mass m = 2,3 kg/m. Mõõtmed ja ristlõigete parameetrid kõrgus h = 50 mm; laius b = 30 mm; seinapaksus t = 2 mm; mass m = 2,31 kg/m; ristlõikepindala A = 2,94 cm2; välispindala Au = 0,15 m2/m; inertsimoment Ix = 9,54 cm4; inertsimoment Iy =4,29 cm4; vastupanumoment Wx = 3,81 cm3;
Valida nelikanttoru profiil ja arvutada keevisliide. Analüüsida konstruktsiooni võimalike optimeerimisviise. Ristlõike dimensioneerimine Maksimaalne paindemoment: 1377 Nm Painde tugevustingimusest leiame konsooli ristlõike minimaalse telgvastupanumomendi . Materjal: teras S355J2H (EN 10025) [1, 2] Mehaanilised omadused : voolavuspiir ReH (y) = 355 MPa; tugevuspiir Rm (u) = 510 - 680 MPa; elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. Siis lubatud paindepinge: ning minimaalne telgvastupanumoment: Meile sobiv ristlõike: nelikanttoru toru 50x30x4 [1, 2], Wx = 6,10 cm3, mass m = 4,20 kg/m. Mõõtmed ja ristlõigete parameetrid kõrgus h = 50 mm; laius b = 30 mm; seinapaksus t = 4,0 mm; mass m = 4,20 kg/m; ristlõikepindala A = 5,35 cm2; välispindala Au = 0,146 m2/m;
3 Väändekatsed Üliõpilane: Alisa Rauzina Matrikli nr: 153943 Rühm: EAUI 61 Juhendaja: Mirko Mustonen Kuupäev: 13.03.18 Tallinn 2018 Töö eesmärk: tutvuda plastse materjali (madalsüsinikterase) ja hapra materjali (hallmalmi) käitumisega väändel ning määrata olulisimad karakteristikud. 1. Väändekatse terasega Joonis 1. Katsekeha mõõtudega 1.1. Nihkeelastsusmoodul Tabel 1. Katseandmed Algkoormus Väändemoment Lugemid Lugemite vahed T a1 a2 a1 a2 a1-a2 kgfcm Nm mm mrad 250 24.5 0 0 0 0 0 500 49 24,5 460 155 - - - -
22. Sõnastage nihkepinge paarsuse seadus! Ristuvate lõikepindade ühise serva ristsihis mõjuvad nihkepinged on võrdsed ja sama märgiga (suunatud mõlemad kas serva poole või sellest eemale). Kehtib kõikides kehades mistahes koormusseisundite korral. 23. Kus paikneb väänatud ümarvarda ristlõike ohtlik punkt (punktid)? Ümar-ristlõike serval. 24. Milles seisneb Hooke'i seadus nihkel? Väändedeformatsiooni saab Hooke'i seadusest nihkel = G = G 0 , kus G nihkeelastsusmoodul; nihkenurk; 0 suhteline väändenurk, 0 = . l 25. Mis on ristlõike polaar-tugevusmoment? Wo=Io/roomax; Io-ristlõikepolaar inertsimoment roo-puntki kaugus varda teljest 26. Mis on lubatav väändepinge? Konstruktsiooni ohutuse tagamiseks lubatakse detilides tekkida pingete väärtusi, mis on piirpingest vähemalt varutegur korda väiksemad. 27
Maksimaalne paindemoment l M = R A * 1 = 1000 * 1,5 = 1500 Nm 2 Plaadi ristlõikeks on ristkülik laiusega h = 1500 mm. Plaadi paksust b arvutame painde M tugevustingimusest = [ ] W Plaadi materjal: teras S235J2G3 (EN 10025) [2, 3] Mehaanilised omadused: voolavuspiir ReH (y) = 235 MPa; tugevuspiir Rm (u) = 360 - 510 MPa; elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. Siis lubatav paindepinge [ ] = ReH = 235 157 MPa, S 1,5 kus S = 1,5 tugevuse varutegur. Minimaalne telgvastupanumoment M 1500 W = 9,6 * 10 -6 m3 [ ] 157 *10 6 hb 2 Plaadi telgvastupanumoment seega W = , seega 6 6W 6 * 9,6 * 10 -6
On kergsulavad, kesksulavad, rasksulavad.Kõvadus-materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile,kui tema pinda tungib suurema kõvadusega keha.Määratakse otsaku toime järgi materjali pinnasse.OILemas erinevad meetodid:Brinelli,Rockwelli(HR=N-h/S),Vickersi.Elastsusmoodul nim Hooke seaduse kehtimise ja joonpinguse korral normaalpinge ja sellele vastava suhtelise deformatsiooni suhet.Hooke seadus-kehas tekkiv elastsusjõud on võrdeline keha pikkuse muutusega.Kuju e. Nihkeelastsusmoodul G iseloomustab materjali nihke jäikust.Ruumelastsusmoodul K iseloomustab materjali jäikust mahumuutuse suhtes.Poissoni tegur µ iseloomustab suhtelise risti-ja pikideformatsioonide suhet tõmbel.Metallide ja sulamite mehaanilised omadused- Tõmbeteimiga määratakse metallide voolavuspiir,tõmbetugevus,katkevenivus,katkeahenemine.Surveteimiga määratakse samad omadused nagu eelmisel.Plastsed materjalid survejõudude toimel ei purune vaid jämenevad
Põikijõud on pos, kui ta üritab vardaosa pöörata päripäeva. Paindemoment on pos, kui rakendamisel tala muutub nõgusaks -> +, -> - Saint-Venant printsiip: koormuse rakenduskohast piisavalt kaugel paiknevates lõigetes ei sõltu pinged koormuse rakendamise iseloomust. Elastsusmoodul(Hooke´i seadusest) iseloomustab materjali jäikust, võimet vastu panna deformatsioonidele. Pingedimensiooniga võrdetegur E: suurem E= väiksem moone (sama pinge puhul). Hooke´i nihkeseadus. Nihkeelastsusmoodul: pingedimensiooniga võrdetegur G. Tugevustingimus: konstruktsioonis esinevad pinged ei tohi ületada lubatavat pinget Lubatav pinge on piirpinge, mida on vähendatud nominaal varutegur Sn korda. Deformatsioonienergia- deformeerumisel koguneb hulk energiat, koormuse eemaldamisel see energia vabaneb. Mida suurem on konstruktiivne deformeeruvus, seda suuremat enertiat saab ta varuda enne purunemist, nt kasutades löögi energiat(autode põrkerauad)
· See meetod võimaldab määrata mis tahes metallide ja sulamite kõvadust. F S · F-jõud d · S- jälje pindala mm2 · a- püramiidi tahkudevaheline nurk F 2F · d-jälje diagonaal HV = = sin S d2 2 METALLIDE JA SULAMITE OMADUSED Füüsikalised omadused elastsus () · normaalelastsusmoodul,Youngi moodul ( , ) E=/ · nihkeelastsusmoodul ( ) G=/ · mahtelastsusmoodul (o ) K=p/ METALLIDE JA SULAMITE OMADUSED Füüsikalised omadused juhtivus · elektrijuhtivus () 1 / , 1 / ·m · soojusjuhtivus () , W / m·K · jt. (optilised, magnetilised) METALLIDE JA SULAMITE OMADUSED Mehaanilised omadused tugevus () (1) · tõmbetugevus ( ) Rm · (tõmbel) ( ) ReH, ReL, Rp0.2 Jõud - pikenemine Pinge - deformatsioon 1. ( ) 2.
Posti ristlõiget arvutame paindetugevusest suurendades tugevuse varutegurit S. M R 355 M = [ ] = eH = 178 W S 2 MPa Posti materjaliks on valitud teras S355J2H (EN10219) [4]. Keemiline koostis: C 0,2%; Mn 1,6%; P 0,035%; S 0,035%. Mehaanilised omadused: voolavuspiir ReH (y) = 355 MPa; tugevuspiir Rm (u) = 490 630 MPa; elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. Siis ristlõike minimaalne telgvastupanumoment 3 M 94 10 3 W = 0,528 10 -3 [ ] 178 10 6 m3 = 528 cm3. Valime ümartoru 323,9 mm seinapaksusega T = 8 mm [4]. Mõõtmed ja ristlõige parameetrid Ümartoru 323,9 mm. seinapaksus T = 8 mm; mass mP = 62,3 kg/m; ristlõikepindala A = 79,39 cm2; välispindala Au = 1,018 m/m2; inertsimoment I = 9910,08 cm4;
Brinelli meetod(Kuulkõvadus- HBW) Rockwelli meetod(HRW)- Masin suudab ise kõvaduse välja arvutada. (koonus surutakse algraskusesega….jne Otsik võib olla ka kuul pehmete materjalide puhul.) 2 Vickersi kõvadus(HV)-(teemantpüramiid surutakse materjali, rakendatud jõud jagatakse tekkinud jälje pindalaga-Sama mis brinelli puhul) Elastus-Materjali võime peale jõu eemaldamist oma esialgne kuju taastada (Ühik 1GPa) E-normaalelastsusmoodul, G-nihkeelastsusmoodul, K-Mahtelastusmoodul Tugevus(MPa- N ruutmillimeetri kohta)- Materjali võime purunemata taluda koormust,ebaühtlast temperatuuri vm. Tõmbetugevus:-Maksimaalne materjali võime taluda mingisugust jõudu enne purunemist Rm Ühik 1 MPa Plastsus(Väljendatakse protsentides)-Materjali võime muuta purunemata talle rakendatud väliskoormuse mõjul oma kuju ja mõõtmed ning säilitada jäävat(plastset) deformatsiooni pärast koormuse eemaldamist. (Katkevenivus A, Katkeahenemine Z - %)
b. Sulamistemperatuur- on temp,mil materjal läheb üle tardunud olekust vedelasse.On kergsulavad, kesksulavad, rasksulavad. c. Kõvadus- materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile,kui tema pinda tungib suurema kõvadusega keha.Määratakse otsaku toime järgi materjali pinnasse.OILemas erinevad meetodid:Brinelli,Rockwelli(HR=N-h/S),Vickersi. d. Elastsus- normaalelastsusmoodul E, kuju- ehk nihkeelastsusmoodul G, maht- ehk ruumelastsusmoodul K, Poissoni tegur μ 4. Metallide ja sulamite mehaanilised omadused. a. Staatilisel kormamisel määratavad omadused: b. Tõmbeteim- Staatilised tõmbeteimiga määratakse metallide korral järgmised tugevusomadused: - voolavuspiir - tõmbetugevus c. Surveteim- Surveteimiga määratakse metallide korral samad tugevusomadused, mis
keevitatud konstruktsioon. Materjalide mehaanilised omadused [1]: teras S235 voolavuspiir ReH (Y) = 235 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 370 470 MPa; teras S355 voolavuspiir ReH (Y) = 355 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 490 610 MPa; teras C45E tinglik voolavuspiir Rp0,2 (Y) = 370 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 630 MPa; väsimuspiir -1 = 275 MPa, -1 = 165 MPa; terase elastsusmoodul E = 2,1.105 MPa; terase nihkeelastsusmoodul G = 8,1.104 MPa. 2. Ajami kinemaatiline skeem 3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tugevustingimust Maksimaalne pingutusjõud Fmax=mg=600*9,81=5886 N kus g 9,81 m/s raskuskiirendus; m tõstetav mass. Nõutav varutegur [S] = 5,5 [2]. Trossile mõjuv kriitiline jõud Fkr=Fmax*[S]=5886*5,5=32,4 kN Pidades silmas trossi võimaliku keeramist, nii trumlil kui ka all olevate trossi keerdude peal,
voolepiir – ReH (Y) = 235 MPa; tõmbetugevus – Rm (U) = 370 – 470 MPa; teras S355 voolepiir – ReH (Y) = 355 MPa; tõmbetugevus – Rm (U) = 490 – 610 MPa; teras C45E tinglik voolepiir – Rp0,2 (Y) = 370 MPa; tõmbetugevus – Rm (U) = 630 MPa; väsimuspiir – -1 = 275 MPa, -1 = 165 MPa; terase elastsusmoodul – E = 2,1* 105 MPa; terase nihkeelastsusmoodul – G = 8,1* 104 MPa. 1.4. Eritingimustele vastavus - töökindel - keskkonnasõbralik: määrdeained ei tohi sattuda ümbritsevasse keskkonda - ohutushoid: trossile teostatakse kord aastas tugevuskontroll - kliimakindlus: töötemperatuur -10C … +40C - esteetika ja ergonoomika: tootel kaubanduslik välimus 2. Ajami kinemaatiline skeem 3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus
mõõtmed. Materjalide mehaanilised omadused: teras S235 voolavuspiir Reh (Y) = 235 MPa tõmbetugevus Rm (U) = 370 470 MPa teras S355 voolavuspiir Reh (Y) = 355 MPa tõmbetugevus Rm (U) = 490 610 MPa teras C45E tinglik voolavuspiir Rp0,2 (Y) = 370 MPa tõmbetugevus Rm (U) = 630 MPa väsimuspiir - -1 = 275 MPa, -1 = 165 MPa terase elastsusmoodul E = 2,1*105 MPa terase nihkeelastsusmoodul G = 8,1*104 MPa 2. Ajami kinemaatiline skeem Joonis 1: Kinemaatiline skeem. 1 - raam, 2 - mootorreduktor, 3 - kettülekanne, 4 trummel 3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tingimusi Fmax [F] = Fkr/S Maksimaalne pingutusjõud Fmax = mg = 800 kg * 9,81 7484 N kus: g= 9,81 m/s2 raskuskiirendus;
voolavuspiir ReH (Y) = 235 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 370 470 MPa; teras S355 voolavuspiir ReH (Y) = 355 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 490 610 MPa; teras C45E tinglik voolavuspiir Rp0,2 (Y) = 370 MPa; tõmbetugevus Rm (U) = 630 MPa; väsimuspiir -1 = 275 MPa, -1 = 165 MPa; . 5 terase elastsusmoodul E = 2,1 10 MPa; . 4 terase nihkeelastsusmoodul G = 8,1 10 MPa. 3 2. Ajami kinemaatiline skeem 1 2 3 4 Sele 1. Kinemaatiline skeem. 1 raam, 2 mootorreduktor, 3 kettülekanne, 4 - trummel 3
51. Milline mittelineaarsust põhjustav nurk on oluline puidu tugevusomaduste määramisel? Tugevusomadused sõltuvuvad mittelineaarselt koormuse suuna ja puidukiudude suuna vahelisest nurgast. 52. Mis on jäikus ja kuidas on see seotud nihkeelastsusmooduliga? Jäikus on keha võime avaldada deformeerimisele vastupanu materjali elastsuspiiri ulatuses. Kui kehale mõjuvad ainult nihkepinged, kasutatakse terminit nihkeelastsusmoodul, mis iseloomustab samuti materjali jäikust. 53. Kui suur erinevus on puidu survetugevuses piki- ja ristikiudu? Kuidas mõjutavad seda puidurikked võrreldes näiteks tõmbetugevusega? Survetugevus on ristikiudu 5...6 korda väiksem kui pikikiudu. Riketeta puidu survetugevus on pikikiudu umbes poole väiksem samasuunalise tõmbetugevuse väärtusest, kuid ei sõltu niipalju kaldkiulisusest ega ostest. Kõrge tõmbepinge all rebitakse kiud katki, kuid tugeva
nurga suurenedes. Puidu elastsusmoodul on pikikiudu koormuse puhul 7000...12 000 N/mm², ristikiudu aga ainult 200...500 N/mm². Mida suurem on E-moodul, seda väiksemad on deformatsioonid. Jäikus on keha võime avaldada välisjõududega deformeerimisele vastupanu materjali elastsuspiiri ulatuses. Jäikust iseloomustab materjali elastsusmoodul. Kui kehale mõjuvad ainult nihkepinged, siis kasutatakse terminit materjali nihkeelastsusmoodul G, mis iseloomustab samuti materjali jäikust. Männi- ja kuusepuidu G pikikiudu 350...450 N/mm². Koormuste eritüübid. Sõltuvalt puitkonstruktsioonile rakenduva koormuse suunast, võivad materjalis tekkida erinevat tüüpi pinged, seega esinevad ka erinevad tugevused. Neist sagedasemad on tõmbe-, surve-, painde- ja nihketugevused, tähtsad on ka löögi- ja lõhestamistugevused ning kõvadus. Puidu mehaanilised omadused. Puidu survetugevus.
Lubatud väändepinge 0,5...0,6 . Deformatsioon 50 Väändedeformatsiooni kirjeldab väändenurk . Kuna kaare a-a1 pikkus on kaare b-b1 pikkusest suurem ja l l1 , siis on näha, et varda väänatud osa pikkuse kasvuga suureneb ka väändedeformatsioon. Väändedeformatsiooni saab Hooke’i seadusest nihkel G G 0 , kus G – nihkeelastsusmoodul; – nihkenurk; 0 – suhteline väändenurk, 0 . l T T G Kuna , siis saame . I0 I0 l Seega väändedeformatsioon T l . GI 0 Näide M3
annaabi.ee 
