1.Tõmbeteimi katsega määratavad materjalide tugevus ja plastsusnäitajaid, nende valemid. TUGEVUSNÄITAJAD: Tõmbetugevus (tugevuspiir) on maksimaaljõule vastav mehaaniline pinge Rm = Fm / So Voolavuspiir (ülemine, alumine, tinglik), Re=Fe/So, Rpo,2=Fp0,2/So (tinglik). Voolavuspiir on pinge mis vastab voolavusjõule. Fe=Väike painutus tekib plastidel, Fm=Kaela tekkimine plastidel PLASTSUSNÄITAJAD: Katkevenivus A = (L Lo) : Lo x 100 %, kui mitu protsenti on võimeline mingi materjal venima enne purunemist. Lo- Teimiku algmõõtepikkus, L-Teimiku lõppmõõtepikkus pärast purunemist.
1 Materjalide struktuur ja omadused Tahkkesendatud kuupvõre Kompaktne heksagonaalvõre 2 Metallide margivastavus 1. EN 1)Euronorm S185 0 (). Kasutusvaldkond: Tavaehitusterased Harilikult kasutatakse ehitusteraseid mitmesuguse ristlõikega profiilmetallina ( nurkteras, talad, latid, armatuur jt). Mehaanilised põhiomadused, T=20 C Material Voolavuspiir Tugevuspiir Katkevenivus y (REH), MPa u (Rm ), MPa , EN10025-2: S185 290-5101 175-185 18 : C 0 240 370 32 Keemiliste elementide sisaldus, %: 0 () ( >0.23, S>0.06, P>0.07 ) S185(EN10025-2) (P>0.005, S>0.005, V>0.002) Hinnete võrdlus, leht tonnides:
MTA5354 Tugevusõpetus Kordamisküsimused -1 1. Mis on materjali tugevus? Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust, ebaühtlast temperatuuri vm. Materjalide tugevusnäitajaks on tugevuspiir (Rm). 2. Mis on materjali jäikus? Võime vastu panna deformatsioonidele. 3. Milles seisneb Hooke'i seadus? Traadi pikenemine l on materjali elastse käitumise piirides - võrdeline selleks vajaliku tõmbejõuga F ning algpikkusega l , pöördvõrdeline traadi ristlõike pindalaga A. 4. Mis on materjali proportsionaalsuspiir? Proportsionaalsuspiir, suurim pinge (punktis A), mille korral kehtib veel Hooke'i seadus. 5. Mis on materjali voolavuspiir? Pinge, mis vastab voolamisjõule.
TUGEVUSANALÜÜSI EESMÄRK JA PÕHIPRINTSIIBID Alumine elastsuspiir ReL, pinge (punkt C), mis vastab voolamise lõppemisele (ReL ReH) · CD plastsed deformatsioonid ja materjal kalestub (tugevneb) deformatsiooni mõjul; Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub · DE plastsed deformatsioonid ja katsekehal tekib kael (venib välja ja läbimõõt väheneb), lõpuks katsekeha puruneb (katkeb). Katkepinge, pinge (punkt E), mille korral materjal puruneb
Metallide, plastide, komposiitmaterjalide katsetamisega tõmbele, analüüsida tõmbediagrammi ning määrata selle põhjal tugevus- ja plastsusnäitajad. Võrrelda erinevaid katsetatavaid materjale ning määrata võimalik kasutusala. Metalsete omadustega materjalide katsetamisega löökpaindele, selgitada välja pinge kontsentratsiooni ja katsetustemperatuuri mõju löögitugevusele. 1) Tugevuspiir Rm – maksimaaljõule vastav pinge. Rm = Fm/So Fm – maksimaaljõud So – teimiku algristlõike pindala 2) Voolavuspiir Rp – vahemik, kus materjal pikeneb ilma jõu kasvuta. Rp = Fp/So 3) Katkevenivus A% - suhteline pikenemine purunemiseni protsentides Lu Lo A= 100 Lo
Su teimiku minimaalne ristlõikepindala pärast katkemist (lõpp-pindala) 5. Missugust materjali omadust iseloomustab katkevenivus, katkeahenemine? Materjali plastsusnäitajat 6. Millised on materjali plastsusnäitajad? Metallide plastsusnäitajateks on katkevenivus, katkeahenemine jm. 7. Selgitage tähiseid ReH,ReL,Rp ReH-ülemine voolavuspiir, ReL-alumine voolavuspiir, Rp-tinglik voolavuspiir 8. Miks tugevusarvutustes plastsete materjalide korral ei sobi tugevuspiir? Sest plastsete materjalide korral tekib kael, kuhu hakkavad jõud koonduma ning see tugevuspiir ei näita tegelikku tugevust. 9. Milline on seos materjali tugevuse ja kõvaduse (HB) vahel? Mida tugevam on materjal, seda kõvem ta on. 10. Millised on löögisitkuse näitajad? Üks löögisitkuse näitajatest on külmahaprus. 11. Mis on külmahaprus? Külmhaprus on külmhaprumise omadus.Külmhaprumiseks nimetatakse materjali hapruse suurenemist madalatel temperatuuridel. 12
paindekoormusele Üliõpilane Üliõpilaskood Esitamise kuupäev Õppejõud Astmega ümarvarras on konsoolselt kinnitatud korpusesse. Ümarvarda otsale, kaugusel L korpuse seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv punktjõud F = (Fmin ... Fmax) (kusjuures Fmin = - Fmax). Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. Dimensioneerida varras ja arvutada koormustsüklite arv kuni varda purunemiseni. Varda mõõtmed valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Varda koormus valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Vajalikud etapid: 1. Koostada koormuse suurimale väärtusele Fmax
või kuumusetaluvamaks. 3 2. Omadused 2. 1 Füüsikalised omadused Metallilise elemendina on titaan tuntud oma tugevuse ja kaalu suhte poolest. Tegu on tugeva metalliga, millel on väike tihedus ja metallselt hõbedane läige. Sulamistemperatuur on 1668 °C ning keemistemperatuur 3227ºC. Omab madalat elektri- ja soojusjuhtivust. Titaani (99,2% puhtusega) suurim tugevuspiir on 63 000 psi (434 MPa), mis on samas suurusjärgus terase sulamitega, kuid titaan on umbes 45% kergem. Titaan on 60% tihedam kui alumiinium, kuigi üle kahe korra tugevam kui üks levinud alumiiniumsulam. Teatud titaanisulamite võimalik tugevuspiir on kuni 200 000 psi (1380 MPa). Titaan kaotab oma tugevuse, kui kuumutada ta temperatuurile üle 430 °C. Titaan on suhteliselt kõva, mittemagnetiline ning halb elektri- ja soojusjuht
Ümarvarda otsale, kaugusel L korpuse seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv punktjõud F = (Fmin ... Fmax) Korpus Varras (kusjuures Fmin = - Fmax). Korpus d Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), B F varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse D usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. RR0,5
12.2020 Priit Põdra Astmega ümarvarras on konsoolselt kinnitatud korpusesse. Ümarvarda otsale, kaugusel L korpuse seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv punktjõud F = (Fmin ... Fmax) ( kusjuures Fmin = - Fmax). Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. Dimensioneerida varras ja arvutada koormustsüklite arv kuni varda purunemiseni. Varda mõõtmed valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Varda koormus valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Vajalikud etapid: 1. Koostada koormuse suurimale väärtusele Fmax
· ei tohi lahustuda vees. Määrete kvaliteedinäitajad Tilktemperatuur näitab, millisel temperatuuril langeb katseseadmes määrdeproovist esimene määrdetilk. Penetratsiooniarv näitab, kui sügavale määrdekihti tungib standardne katsekoonus 5 s jooksul +25°C juures. Mida suurem arv, seda pehmem on määre. Penetratsiooniarvu järgi saab otsustada, kas määret kasutada soojal või külmal aastaajal, aga samuti seda, kui kergesti on ta määrdesõlme pressitav. Tugevuspiir iseloomustab minimaalset nihkepinget, mille juures määre hakkab deformeeruma. See näitab määrde püsivust ebatihedates sõlmedes, kaldpinnal ja pöörlevatel detailidel. Tavaliselt antakse tugevuspiir 50°C juures grammides cm kohta. Korrosiivsus määratakse metallplaadi abil (vask, teras vm.), mida hoitakse 3 tundi 100°C kuumutatud määrdes. Kvaliteetne määre ei tohi esile kutsuda plaadi värvuse muutumist või muid korrosiooni tunnuseid. Kolloidne stabiilsus
3 Tööstusteras 31 35,20 4,02 3,73 - - 13000 14400 3. Materjal nr 1(teras) Materjal nr 2(Messing) Materjal nr 3(Tööriistateras) 4. Diagrammi lõikudes A, B, C ja D toimuvate protsesside kirjeldus: A- F suureneb voolavuspiirini, kuid materjal säilitab oma kuju. B- F ei suurene enam ja materjal hakkab venima. C- Rakendatud jõud hakkab suurenema ning protsess kestab kuni tugevuspiirini(Rm), samal ajal katsekeha pikeneb. D- Tugevuspiir on ületatud rakendatud jõud(F) hakkab vähenema, kuid katsekeha pikeneb kuni purunemiseni. 5. Materjalide iseloomustus: · Katsekeha(teras)- plastne, survetöödeldav, lõiketöödeldav, sitke, kolmest katsekehast talub kõige vähem koormust. · Katsekeha(messing)- Kõvem ja tugevam kui teras, suhteliselt habras ja elastne materjal. · Katsekeha(tööriistateras)-Habras ja kõrgelastne materjal, kolmest katsekehast talub kõige suuremat koormust,kõva, tugev.
· Valmistamise täpsus Koormustest mõjub detailile lõõkkoormus, mis kajastub lõõgitempliraua lõõgil vastu paberit ja selle alust. Materjal: Materjaliks sobib termotöödeldud teras C45, mida on võimalik kasutada pea igas valdkonnas ka siin. Piisab vastavast termotöötlusest ja vajalikud omadused antud töötingimusteks ja nõueteks on tagatud. Terase C45 keemiline koostis: C 0.42-0.50, Si 0.17-0.37, Mn 0.50-0.80, Cr <0.40, Ni)<0.40, Mo)<0.10, S <0.040, P <0.040 (wt.%) Tugevuspiir konkreetsel terasel on 600 800 MPa. Materjali omadusi näha alltoodud joonisel. Joonis Terase C45 andmed Tehnoloogilisus: · Joodetavuse vajadus, kuna templi märk on joodetud lõõgiraua külge. · Lõike ja survetöötlus vaja detaili valmistamiseks. Esmalt lõigatakse välja kuju ja vajalikud augud, seejärel painutatakse detaili templipoolne ots vajaliku nurga alla vastavalt tööpositsioonile. Templit ennast survetöödeldakse vastavalt sellele, mis
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;
plastsusnäitajaid(katkevenivus ja katkeahenemine). 5. Mida kujutavad detailides pingekontsentraatorid, kuidas mõjutavad need detailide tugevuse ja plastsuse omadustele? Pingekonsentraatorid muudavad metallides pingeolukorda ja tekitavad metallides pinge kondsetratsiooni. Tugevus ja plastsus vähenevad, et neid oleks parem katsetada. 7. Miks tugevusarvutustes sitkete materjalide korral ei sobi tugevuspiir Rm? Rm võib hapra materjali korral pidada tugevuspiiriks. Plastse materjali tõmbeteimil iseloomustab ta vastupanu märgatavale plastsele deformatsioonile mitte aga purunemisele. Seetõttu võetakse konstruktsiooniarvutustes tõmbetugevuse Rm väärtusi aluseks ainult habraste materjalide korral. Plastsete materjalide korral aga voolavuspiiri. 9. Millised materjalid on ratsionaalne katsetada surveteimiga ja miks?
Plaadi laiusest lähtudes valime kinnitamiseks i poldi. Koormus on staatiline (püsikoormus). Peale selle on antud: hõõrdetegur plaatide vahel = 0,15; sidestustegur (poltide eelpingutusjõu määramiseks ) K = 1,2...1,5. Poldid valitakse alljärgnevatest tugevusgruppidest: 5.6; 6.8 ; 8.8; 10.9 ja 12.9. Siis võib poltide voolavuspiiri arvutada järgmiselt: voolavuspiir ReH = tugevusklassi esimene number (A) korda teise numbriga (B) ning see korrutatud 10-ga ehk y = A*B*10 MPa; tugevuspiir u = tugevusklassi esimene number(A) korda 100 ehk u =A*100 MPa. Keerme samm P valitakse intervallis (1,5... 2,5) mm. Lubatud tõmbepinge []SeHRt=8,0, kus S = 1,5... 3,0 varutegur. Määrata poltide nimiläbimõõt d ja kontrollida plaadi tugevus tõmbel. Ft=20 kN =14 mm b=300 mm i=2 polti Lahendus:
purunemisseisundis. Seisust määravaks mõjuriks peetakse pingust. Habras purunemine - pragu areneb risti suurematele tõmbepingetele Plastne purunemine - peale olulist deformatsiooni u 45º suurimate tõmbepingete suunaga. 2. Materjali käitumise erisusi (temperatuuri, aja, koormamiskiiruse, vahelduvkoormuse mõju). Temperatuuri mõju: Temperatuuri tõusul metallide tugevuskarakteristikud (voolepiir, tugevuspiir) ja elastsusmoodul vähenevad, plastsust iseloomustav katkevenivus aga suureneb. Temperatuuri alanemisel on asi vastupidine. Neid protsesse kirjeldavad seaduspärasused võivad konkreetsete materjalide puhul olla üsnagi individuaalsed, mistõttu projektarvutuste lähteandmetena on vajalikud kavandatava materjali teimitulemused (temperatuuri alanemisel voolpiir ja tugevuspiir tõusevad, kuid ilmneb äärmiselt tülikas külmahaprus, mis seisneb plastsuse olulises vähenemises
Paksu surveanumi sisemine raadius on a ja välimine raadius b, differentsiaal võrrand punktnihke u jaoks pikki paksust silindrilises anumas on antud ette valemiga d 2 u 1 du u + - = 0 dr 2 r dr r 2 Nihe u näitab, kui palju on silindrilise anuma raadius muutunud talle mõjuva rõhu tõttu. Eeldades, et sisemine raadius a = 5 tolli ja välimine raadius b = 8 tolli, surveanuma materjaliks on ASTM36 teras. Seda sorti terase tugevuspiir on 36 ksi = 3600 psi = 248211360 Pa. Tugevuspiir näitab, kui suurele rõhule antud materjal vastu peab, ilma et ta ei deformeeruks lõplikult. 36 ksi on viimane piir, millest ASTM36 teras peale rõhu eemaldamist originaalkuju taastab. Kaks koormusandurit, mis on ühendatud tangentsiaalselt sisemisele ja välimisele raadiusele mõõdavad järgmised pinged Et r =a = 0.00077462 Et r =b = 0.00038462 maksimaalsel vajalikul rõhul
külge. Talale mõjub lauskoormus ühtlase intensiivsusega q = 3,4 Kn/m 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;
· Metallide, plastide, komposiitmaterjalide katsetamisega tõmbele, analüüsida tõmbediagrammi ning määrata selle põhjal tugevus- ja plastsunäitajad. Võrrelda erinevaid katsetatavaid materjale ning määrata nende võimalik kasutusala. · Polümeersete omadustega materjalide katsetamisega tõmbele · Metalsete omadustega materjalide katsetamisega löökpaindele, selgitada välja pinge kontsentraatori ja katsetustemperatuuri mõju löögitugevusele. 1) Tugevuspiir Rm Maksimaaljõule Fm vastav pinge Rm=Fm/So Fm- maksimaaljõud So- teimiku algristlõike pindala 2) Voolavuspiir Rp Rp=Fp/So 3) Katkevenivus A% (suhteline pikenemine purunemiseni protsentides) Lu - Lo A= 100 Lo Lo Teimiku algmõõtepikkus Lu Teimiku lõppmõõte pikkus pärast purunemist. Katsetulemused · Tõmbeteim Tõmbeteimi tulemuste tabel · Löökpainde teim
omadused Tugevus on materjali võime säilitada enda struktuuri ja omadusi taludes surve, tõmbe, väände, painde, löögi ja muid jõudusid. Materjali tugevus sõltub selle tihedusest, niiskusest, struktuurist ja välisjõu suunast. Nii näiteks Kivimid taluvad hästi survejõudusid, aga löögi või paindejõudusid taluvad 5 50 korda halvemini. Puit talub hästi tõmbejõudusid. Seepärast tuleb kasutada materjale seal, kuhu nad sobivad. Materjali mehaanilised omadused Tugevuspiir on suurim pinge, mida materjal on võimeline purunemata taluma. Tugevuspiiri tähis on B, mõõdetakse paskalites Tugevuspiiri tõmbel nimetatakse tõmbetugevuseks, tugevuspiiri survel survetugevuseks, tugevuspiiri väändel väändetugevuseks jne. Konstruktsioonide projekteerimisel on vaja alati materjalile anda tugevuse varu. Mida vähem homogeensem on materjal, seda suurem peab olema varu. Materjali tugevuspiir määratakse teimimisega, mis võib olla purustava või
Au ristlõike pindala purunemise järel = (312,9-104,6)/312,9 *100 = 66.6 % 2 Joonis 2. Terase moone ja pingete vaheline seos Flõpp 117869 tegelik = A lõpp = 104, 59 = 1126,96 MPa F max 174419 =557,43 tinglik = Ao = 312,9 MPa yu ülemine voolepiir: 406,56 [MPa] ya alumine voolepiir: 386,88 [MPa] u tugevuspiir ehk tõmbetugevus: 557,4 [MPa] Purunemispilt ja põhjendus Teras on plastne materjal ning enne purunemist deformeerub ta märgatavalt. Deformeerumise käigus tekib kael, mille keskelt keha ka lõpuks puruneb. 3 2. Tõmbekatse malmiga Katsekeha algandmed: Algpikkus l0 = 111,27 mm Lõplik pikkus l = 112,15 mm Algläbimõõt d0 = 19,88 mm Lõplik läbimõõt d = 19,87 mm
seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv Korpus punktjõud F = (Fmin ... Fmax) (kusjuures Fmin = - Fmax). Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 B F D (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse R0,5 usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. Dimensioneerida varras ja arvutada koormustsüklite arv Varras R kuni varda purunemiseni. Varda mõõtmed valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele
Tabelist 3.PVC.PA tähendus ja kasutamine Pilet nr.4 1. Materjalide omadused. Füüsikalised , mehaanilised, tehnoloogilised ja talitlusomadused Materjali vastupanu deformeerimisele ja purunemisele iseloomustavad materjalide mehaanilised omadused: tugevus, kõvadus, plastsus ja sitkus. Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust, ebaühtlast temperatuuri vm. Metallide tugevusnäitajateks on voolavuspiir, tugevuspiir jt. Eristatakse konstruktsioonitugevust, staatilist, dünaamilist ja kestustugevust. Kõvadus on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile. Tuntumad kõvadusteimid (Brinelli, Rockwelli ja Vickersi meetod) põhinevad kõvast materjalist otsaku (indentori) surumisel uuritava materjali pinda. Plastsus on materjali võime purunemata muuta talle
Kasutamise seisukohalt on kulumine kahjulik nähtus, mida püütakse vähendada kulumiskindlate materjalide, pinnete, sobivate määrdeainete kasutamisega või muul viisil. Materjalide mehaanilised omadused Materjali vastupanu deformeerimisele ja purunemisele iseloomustavad materjalide mehaanilised omadused: tugevus, kõvadus, plastsus ja sitkus. Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust, ebaühtlast temperatuuri vm . Metallide tugevusnäitajateks on voolavuspiir, tugevuspiir jt. Eristatakse konstruktsioonitugevust, staatilist, dünaamilist ja kestustugevust. Kõvadus on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile. Tuntumad kõvadusteimid (Brinelli, Rockwelli ja Vickersi meetod) põhinevad kõvast materjalist otsaku (indentori) surumisel uuritava materjali pinda. Plastsus on materjali võime purunemata muuta talle rakendatud väliskoormuse mõjul oma kuju
· Tilktemperatuur - näitab, millisel temperatuuril langeb katseseadmes määrdeproovist esimene määrdetilk. · Penetratsiooniarv näitab, kui sügavale määrdekihti tungib standardne katsekoonus 5 s jooksul +25°C juures. Mida suurem arv, seda pehmem on määre. Penetratsiooniarvu järgi saab otsustada, kas määret kasutada soojal või külmal aastaajal, aga samuti seda, kui kergesti on ta määrdesõlme pressitav. · Tugevuspiir iseloomustab minimaalset nihkepinget, mille juures määre hakkab deformeeruma. See näitab määrde püsivust ebatihedates sõlmedes, kaldpinnal ja pöörlevatel detailidel. Tavaliselt antakse tugevuspiir 50°C juures grammides cm kohta. Korrosiivsus määratakse metallplaadi abil (vask, teras vm.), mida hoitakse 3 tundi 100°C kuumutatud määrdes. Kvaliteetne määre ei tohi esile kutsuda plaadi värvuse muutumist või muid korrosiooni tunnuseid
Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 20.04.2012 Algandmed ja ülesande püstitus Astmega ümarvarras on konsoolselt kinnitatud korpusesse. Ümarvarda otsale, kaugusel L korpuse seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv punktjõud F = (Fmin ... Fmax) (kusjuures Fmin = - Fmax). Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. Dimensioneerida varras ja arvutada koormustsüklite arv kuni varda purunemiseni. L = 140 mm D = 1,40d F = 300 N [S] = 4 1. PaindemomendiM epüür ja varda peenemaosaläbimõõtd Esmalt leitakse paindemoment M Lõige tehti kui L = 70 mm Painde tugevustingimus: Varda peenema osa läbimõõt = 42 Nm kuna väändemomenti ei ole
1. Algandmed Materjal: Teras E295 DIN EN 10025-2 Voolepiir: Re =295 MPa Tugevuspiir: Rm=470 MPa Töötemperatuur: T =120 ° C Tulemuse usaldatavus: 99% Pinnakaredus: Ra=3,2 μm Varuteguri väärtus: [S]=4 L= 260 mm D = 1,10d F = 2300 N Koostan Fmax paindemomendi epüüri M B=F∗L=2300∗0,26=598 Nm Ohtlik Lõige on M B=598 Nm Painde tugevustingimus: M σe σ max = ≤ , kus W on telg tugevusmoment W [S] M 598∗4
MAHB - 41 Priit Põdra Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 16.04.12 Algandmed Astmega ümarvarras on konsoolselt kinnitatud korpusesse. Ümarvarda otsale, kaugusel L korpuse seinast, mõjub ajas sümmeetrilise tsükliga muutuv punktjõud F = (Fmin ... Fmax) (kusjuures Fmin = - Fmax). Varras on valmistatud terasest E295 DIN EN 10025-2 (voolepiir Re = 295 MPa ja tugevuspiir Rm = 470 MPa), varda töötemperatuur on kuni T = 120 °C ja tulemuse usaldatavus peab olema 99 %. Varda pinnakaredus ohtlikus kohas on Ra = 3,2 µm. Dimensioneerida varras ja arvutada koormustsüklite arv kuni varda purunemiseni. L = 140 mm, D = 1,40d F = 3100 N [S] = 4 1 Paindemomendi M epüür ja varda peenema osa läbimõõt d Esmalt leitakse paindemoment M Lõige tehti kui L = 70 mm
Paindemomentide epüür. 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
4.Mis on katkevenivus, katkeahenemine? katkevenivus on suhteline detaili pikenemine protsentides , ja ahenemine detaili suhteline ristlõike pindala muutus protsentides. 5.Missugust materjali omadust iseloomustab katkevenivus, katkeahenemine? platsust 6.Millised on materjali plastsusnäitajad? Katkevenivus ja katkeahenemine 7.Mida tähistavad tähised ReH, ReL, Rp? Ülemine voolavuspiir, alumine voolavuspiir ja tinglik voolavuspiir 8.Miks tugevusarvutustes sitkete materjalide korral ei sobi tugevuspiir? Sest sitketel materjalidel on suur katkeahenemise protsent ning neil seetõttu väheneb teimiku ristlõike pindala. 9.Milline seos on materjali tugevuse Rm ja kõvaduse vahel HB Metallide ja sulamite puhul (lõõmutatud olekus) kehtib tõmbetugevuse ja Brinelli kõvaduse vahel ligikaudne seos Rm 3 HB. LÖÖKPAINDETEIM 1.Millised on löögitugevuse näitajad? Purustustöö ja löögisitkus 2.Millest sõltub teimiku purustamiseks kulutatud töö?
purunemata löökkoormusi Score: 10/10 6. Millised teimidest on staatilised katsetused? Student Response Correct Answer Feedback A. kõvadusteim B. löökpaindeteim C. tõmbeteim D. surveteim Score: 6,7/10 7. Tõmbeteimiga määratakse järgmised materjali tugevusnäitajad Student Response Correct Answer Feedback A. tugevuspiir B. kõvadus C. löögisitkus D. voolavuspiir või tinglik voolavuspiir Score: 10/10 8. Millised väited on õiged tõmbetugevuse kohta? Student Response Correct Answer Feedback A. Voolavuspiir on alati väiksem kui tõmbetugevus. B. Tõmbetugevus on pinge, mida materjal talub maksimaalselt, pärast seda puruneb. C. Tõmbetugevust ei
· Plastmasside mehaanikalised karakteristikud on metallidega võrreldes suurema hajuvusega. See seletub materjalide vananemise, hügroskoopsuse, anisotroopsuse ja struktuuri ebaühtlusega ning temperatuuri ja valmistamistehnoloogia mõjuga. · Plastmassidele on iseloomulik metallidega võrreldes järsem mastaabiefekti avaldumine. Plastmassdetailide tugevuspiir alaneb oluliselt põikmõõtmete suurendamisel. · Temperatuur mõjutab tugevalt plastmasside omadusi. Plastmasside põhirühmad võivad töötada temperatuurivahemikus -200...+200 C°. Räniorgaanilistest polümeeridest ja fluoroplastidest valmistatud plastmasside ilmumisega tõusis ülemine temperatuuripiir +500 C°. · Plastmassidel on kalduvus roomamisele ja relaksatsioonile isegi toatemperatuuril.
Tulemuste analüüs ja järeldused Materjalide tugevusnäitajate määramine tõmbele Üldjuhul oli kõigi materjalide mõõtmed samas kandis, v.a. teras, mille pikkused olid oluliselt suuremad võrreldes teiste materjalidega. Kõige suuremat jõudu rakendati komposiitmaterjali (pikikiudu) tõmbele, milleks oli 12,247 kN. Kõige vähem tuli rakendada komposiitmaterjali (ristikiudu) tõmbele, vaid 1,469 kN. Tabelist saab lugeda, et kõige suurem tugevuspiir oli komposiidil (pikikiudu) 25,25 N/mm2 ja kõige suuremat voolavuspiirile vastavat jõudu rakendati terasele - 16,016 kN. Tinglik voolavuspiir on kõige suurem komposiidil (pikikiudu) 24,11 N/mm2, kõige väiksem aga plastil 4,3 N/mm2. Pärast tõmbamist pikenes kõige enam teras- 21,3 mm. Komposiitmaterjal (pikikiud) sootuks purunes, ning mõõtmist ei saanud sooritada. Kuna teras pikenes kõige rohkem, siis suurim suhteline katkevenivus on temal 27%
Alumine elastsuspiir ReL, pinge, mis vastab voolamise lõppemisele (ReL ReH) 26. Mis on materjali voolavuspiir? Pinge mis vastab voolavusjõule. 27. Mis on materjali tinglik voolavuspiir? Tinglik voolavuspiir Rp0.2 (kui materjalil voolavus puudub), pinge, mille korral plastiline jääkdeformatsioon on 0.2% 28. Millal kirjeldab materjali tugevust tinglik voolavuspiir? Kui materjalil voolavus puudub. 29. Mis on materjali tugevuspiir? Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub 30. Mis on materjali katkepinge? Katkepinge, pinge (punkt E), mille korral materjal puruneb 31. Milles seisneb tugevusvaru? Tugevusvaru peab olema igal konstruktsioonil, et see püsiks ka äärmuslikes oludes. 32. Mis on varutegur? Varutegur on tegeliku tugevuse ja nõutava tugevuse jagatis.Tavaliselt 1,5 33. Määratlege tegelik varutegur! Tegelik varutegur S - näitab, mitu korda (detaili) tegelik tugevus
1.18. Mis on materjali elastssuspiir? Ülemine elastsuspiir ReH ehk, pinge (punkt B), mille ületamisel algab materjali voolamine Alumine elastsuspiir ReL,pinge (punkt C), mis vastab voolamise lõppemisele (ReL ReH) 1.19. Mis on materjali voolavuspiir? Tinglik voolavuspiir Rp0.2 (kui materjalil voolavus puudub), pinge (punkt B), mille korral plastiline jääkdeformatsioon on 0.2% 1.20. Mis on materjali tugevuspiir? Tõmbetugevus (ehk tugevuspiir) Rm, suurim pinge (punkt D), mida materjal talub 2. VARDA TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL 2.1. Mis on konstruktsiooni arvutusskeem? Arvutusskeem = ideaalse mehaanilise süsteemi graafiline kujutis koos mõõtmete ja muude tugevusanalüüsiks vajalike andmetega Mehaanilise süsteemi alusel koostatakse arvutusskeem 2.2. Miks peab arvutuskeem olema optimaalse keerukusega?
Kui keha deformeerub, siis peavad erinevate punktide siirded olema erinevad. Deformatsioon jaguneb: tõmme ja surve, vääne, paine. 12. Tugevusõpetuse peamised hüpoteesid. 1) kõik kehad on absoluutselt elastsed.2) keha materjal on homogeenne 3) keha on isotroopne-keha omadused on kõikides sihtides ühesugused. 13. Hooke'i seadus. pinge on võrdeline deformatsiooniga. Fe=k*delta l (k=jäikus, l=teepikkus) 14. Proportsionaalsuspiir, voolavuspiir, elastsuspiir, tugevuspiir. Proportsionaalsuspiir-suurim pinge,mille saavutamiseni on pinge ja deformatsioon omavahel võrdelised. Voolavuspiir-nim. Pinget,mille juures materjal voolab,st deformeerumine toimub koormuse suurenemiseta. Elastsuspiir-suurim pinge,mille saavutamiseni ei teki kehas olulist jääkdeformatsioone. Tugevuspiir-nim.pinget,mis vastab purunemisele eelnenud suurimale koormusele. 15. Tõmbekatse, kalestumine.
Tangentsiaalpinged suurimad 45 all-haprad matejalid purunevad diagonaalselt. Plastse materjali puhul on voolavuspiir piirpingeks, mille järel toimuvad materjalis suured jääkdeformatsioonid ja konstr esineb purunemise oht. Hapra materjali ohutu pinge peab olema vahemikus, mida piiravad tõmbetugevus ja suvetugevus. Piirpinge on pinge, mis vastab piirseisundi tekkele, kus konstruktsioonimaterjal puruneb või omandab suuri jääkdeformatsioone. Sitke materjal -> voolavuspiir. Habras materjal -> tugevuspiir. Tugevusõpetus -> käsitleb staatika haru(füüsikast) Tugevusanalüüs ehitiste ja masinate tugevuse, deformatsiooni ja stabiilsuse prognoosimise arvutuslikud alused. Tugevusanalüüsi ülesanded: dimensioneerimine, tugevus- ja jäikuskontroll lubatava koormuse leidmine. Konstruktsioonielemendid: vardad, plaat, massiiv. Detaili koormuste allikad: omakaal, inertsijõud, välisjõud, -moment. Materjalide tugevus ja jäikusparameetrid on määratud katseliselt (teimimine).
Materjalide mehaanilised omadused ja deformatsiooni liigid Materjali vastupanu deformeerimisele ja purune¬misele iseloomustavad materjalide mehaanilised omadused: tugevus, kõvadus, plastsus ja sitkus. Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust. Metal¬lide tugevusnäitajateks on voolavuspiir, tugevuspiir jt. Eristatakse konstruktsioonitugevust, staatilist, dünaamilist ja kestustugevust. Kõvadus on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile. Tuntumad kõvadusteimid (Brinelli, Rockwelli ja Vickersi meetod) põhinevad kõvast materjalist otsaku (indentori) surumisel uuritava materjali pinnal saadava jälje suuruse hindamisega. Plastsus on materjali võime purunemata muuta talle rakendatud väliskoormuse mõjul oma
0,025Ava tolerants 0,000Ava alumine piirmõõde Nimimõõde Ø50 2. Rummu tugevuse kontroll Materjali C60E voolepiir : σy = 450 MPa Tugevuspiir : σu = 750-900 MPa Elastsusmoodul : E = 210 GPa 2.1 Istu kontaktsurved Istu Ø50H7/r6 vähim ping: ∆min = 0,009 mm Istu Ø50H7/r6 suurim ping: ∆max = 0,050 mm 2.1.1 Istu vähimale pingule vastav kontaktsurve : d 2 210 ∙10 9 ∙ 9 ∙10−6 502 pmin = E ∙ ∆ min 2∙ d ( ) ∙ 1− 2 = d2 2 ∙0,05 ( ∙ 1− )
kus posti ligikaudne laius on valitud b1 = 0,5 m. 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;
(sel juhul effektiivne kontsentratsioonitegur): KU KU Priit Põdra, 2004 230 Tugevusanalüüsi alused 15. PINGETE KONTSENTRATSIOON JA VÄSIMUSTUGEVUS kus: U; U ilma pingekontsentraatorita katsekeha tugevuspiir, [Pa]; KU; KU pingekontsentraatoriga katsekeha tugevuspiir, [Pa]; Pike Paine max M M max F F nom = N nom = M
8. Nimetage teraste termokeemiliste tootlemise liigid, kasutatavad terased. Tsementiitimine, nitrotsementiitimine, nitriitimine,pinnakihi rikastamine metallidega(Al,Cr,Si). Kasutatakse korge susinikusisaldusega terased. 9. Mis on terase deoksudeerimine, selle liigid? Deoksudeerimine on hapniku eemaldamine terasest. Deoksudeerijad -- ferrosilitsium, ferromangaan, alumiinium. Diffusioon. deoksudeerimine. 10. Tooge metallsulamite tugevuse tahised ja selle uhikud. Tugevuspiir Rm [Mpa]; voolavuspiir Rp02 [Mpa]; vasimuspiir 6-1 [N/mm2]. 11. Tooge metallsulamite sitkuse tahis EVS-EN jargi. KU [J] 12. Tooge metallsulamite roometugevuse tahis ja selle mooteuhik. 6-1 [N/mm2} 13. Missugune legeerelement tagab terase korrosioonikindluse ja milleses koguses, kirjutage mone roostevaba terase keemiline koostis? Cr, Al, Si, Ti, Ni -- parandavad korrosioonikindlust. 12X18H9 (C = 0.12%; Cr = 18%; Ni = 9%) 14. Ehitusterastele esitatavad nouded.
KODUTÖÖ ÜLESANDE PÜSTITUS Võlli diameeter: d=90 mm Rummu diameeter: d 2=180 mm Nõutav varutegur: [ S ] =2 Võlli ja rummu liite pikkus: L=90 mm pingist H7/r6 Võlli ja rummu materjal: parendatud teras C60E LAHENDUSKÄIK 1. Koostada istu skeem ning arvutada pingu piirväärtused Joonis 1 *Joonis mõõtkavas: 1:10 Käsiraamatust saan, et terase C60E Voolepiir :σ y =750 MPa Tugevuspiir :σ u=450 MPa Missuguse pingu tagab ist ∅ 90 H 7 /r 6 ? Ava ∅ 90 H 7 tolerants on: TD=35 μm=0,035 mm Hindamistabel Lahendi õigsus Sisu selgitused Tähiste Illustratsioonid Korrektsus Kokku (täidab õppejõud) seletused
(piirpinged, saadud vastavate teimidega), [Pa]; [S] nõutav (normatiivne) varutegur. Sitketele materjalidele: [ ] = voolavuspiir Y ja [ ] = voolavuspiir Y ; [S ] [S ] Rabedatele materjalidele: [ ] = tugevuspiir U ja [ ] = tugevuspiir U . [S ] [S ] 2.6.2. Tugevustingimused Tugevustingimus = pingete väärtused ei tohi ületada lubatavate pingete väärtusi mitte üheski detaili punktis Enamiku materjalide (v.a. paljud terased) lubatavate tõmbe- ja survepingete
; tihedus 1,35-1,43 g/cm³. Klaasistumistemperatuur 75-80C (kuumuskindlatel markidel kuni 105C), sulamistemperatuur 150-220C. Raskesti kuumutatav. 110- 120C temperatuuri juures kaldub lagunema eraldades kloorset vesinikku HCl. Lahustub tsükloheksanoonis, tetrahüdrofuraanis, dimetüülformamiidis, diklooretaanis, piiratult bensoolis, atsetoonis. Ei lahustu vees, piiritustes, süsivesinikkudes; püsiv leeliselistes-, happelistes- ja soolalahustes. Tugevuspiir venitusel 40-50 Mpa, murdetugevus 80-120 Mpa. Elektriline eritakistus 10¹²-10¹³ Om*m. Püsiv niiskuse, hapete, leeliste, soolalahuste, bensiini, petrooleumi, rasvade ja piirituste toime suhtes, head dielektrilised omadused. Saadakse vinüülkloriidi suspensioonse või emulsioonse polümerisatsiooni, samuti massi polümerisatsiooni teel. Meil kasutatakse PVC materjalist vinüülkile ja kunstnahka kogu meie pakutava sortimendi valmistamiseks.
omadustest omandada mitmesuguse kuju. Nii algab paljudel madalsüsinikterastel vooleaste hambaga. Sel juhul eristatakse ülemist voolepiiri y,ül - suurimat pinget enne vooleastme moodustumist - ja alumist voolepiiri y,al - pinge madalaimat väärtust voolamise vältel. Vahel vooleaste polegi märgatav. Sellist terast iseloomustatakse tingliku voolepiiriga - pingega, mille juures moodustub küllalt suur jääkmoone. Tugevuspiir ehk tõmbetugevus u Suurim katses registreeritud tinglik pinge: u =maxF/A0 Metalli plastsus Võime omandada olulist jääkdeformatsiooni. Plastsust iseloomustatakse kahe kaudse karakteristikuga: Katkevenivus purunenud katsekeha mingil mõõtepikkusel määratud keskmine suhteline jääkpikenemine: 0 ¿ l 0 x 100 kus u =l-lu on pikkuse muut, mis on mõõdetud purunemise järel
puudub), pinge , mille korral plastiline jääkdeformatsioon on 0.2% 2.30. Millistes ristlõike punktides on pikkepinge suurimad väärtused? kõigis 1.28. Millal kirjeldab materjali tugevust tinglik voolavuspiir? *kui materjalil varda ristlõike punktides on üks ja sama väärtus voolavus puudub. 2.31. Millistel sisepindadel mõjuvad pikke korral nihkepinged? *** 1.29. Mis on materjali tugevuspiir? Materjali katkemis piir 2.32. Millistel sisepindadel mõjuvad pikke korral suurimad nihkepinged? *** 1.30. Mis on materjali katkepinge? Pinge, mille korral materjal puruneb 2.33. Selgitage lubatavat pinget! = konkreetse ülesande (koormusseisundi) 1.31. Milles seisneb tugevusvaru? Tegelik tug./Nõutav tugevus puhul ohutuks loetud pinge: 1.32. Mis on varutegur? = tugevusvaru arvuline näitaja: 2.34
Terase struktuur ja omadused (kõvadus, tugevus, plastsus, sitkus) sõltuvad eelkõige terase C- sisaldusest ehk põhilisandist. TUGEVUS (määratakse tõmbeteimiga) Mida rohkem terases on süsinikku, seda suurem on kõvadus kuni 0,8%ni. Kui C-d on üle 0,8%, tuleb struktuuri habras faas tsementiit, mille tõmbetugevus on väike. Sellest tulenevalt tasakaaluolekus (me ei räägi termotöödeldud terasest) üle 0,8% C ehk üleeutektoidsete teraste tugevusomadused hakkavad vähenema. Rm tugevuspiir Rp0,2 tinglik voolavuspiir; ReL alumine voolavuspiir; ReH ülemine voolavuspiir. PLASTSUSNÄITAJAD (määratakse tõmbeteimiga) A katkevenivus % Z- katkeahenemine % Nendega on vastupidi. Mida rohkem süsinikku, seda madalamad plastsusnäitajad on. Kui puhtal rahual on A kuskil 30-40%, siis terases 1,5% süsnikusisaldusega, siis A on ainult paar %. Samamoodi katkeahenemine. SITKUSNÄITAJAD Käituvad samamoodi. Puhtal raual 60-70-100 J; aga kui võtta suure süsinikusisaldusega
liigesekõhred ja määrde rolli täidab sünoovia · Liigesepindade tugevuse piir survel on kuni 350 N/cm² · Sünoovia hulk liigeseõõnes -suureneb kehalise treeningu tulemusel -väheneb vananedes Kõõluste mehaanilised omadused · Kõõlus on lihase passiivne osa, mis ühendab lihase aktiivse osa (lihaskõhtu) luude ja pehmete kudedega · Kõõluse abil toimub lihaste kontraktsioonijõu ülekanne luudele · Kõõluse tugevuspiir tõmbel on kuni 625 N/mm² Sidemete mehaanilised omadused · Sidemed ühendavad luid ja tugevdavad (fikseerivad) liigesekihnu · Sidemete tugevuspiir tõmbel on kuni 420 N/mm² Luukangid Kang · Mehaanika seisukohalt talitlevad luud kangidena · Kang on liikumatu tugipunkti või telje ümber pöörelda võiv jäik keha millele rakendub vähemalt kaks jõudu · Kangi elemendid: -pöörlemistelg -toimejõud -takistusjõud
annaabi.ee 
