Es gibt zwei Arten von Körpern: starre Körper und verformbare Körper. Der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten bleibt konstant, wobei die auf einen Körper ausgeübte Kraft als a bezeichnet wird starrer Körper und der Körper, in dem diese Abstandsänderung als a bekannt ist verformbarer Körper. Die Stärke des Materials ist die Untersuchung verformbarer Körper. Dabei untersuchen wir die verschiedenen Eigenschaften von Materialien, indem wir Kraft auf sie ausüben. Die Untersuchung der Festigkeit von Materialien hilft bei der Auswahl von Materialien für verschiedene Anwendungen entsprechend ihren Eigenschaften. Die Festigkeit des Materials wird auch als bezeichnet Mechanik des Materials. Die Festigkeit des Materials umfasst Spannung, Dehnung, Spannungs-Dehnungs-Kurve usw.
Technischer Stress
- Die augenblickliche Belastung oder Kraft, die pro Einheit der ursprünglichen Querschnittsfläche (vor jeder Verformung) ausgeübt wird, wird als technische Spannung bezeichnet.
- Es wird mit bezeichnet σ (Sigma). Die SI-Einheit der technischen Beanspruchung ist N / m2 oder Pascal (Pa).
Technische Belastung = (Kraft angewendet) / (Originalbereich)
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Klassifizierung von Stress
Im Allgemeinen werden folgende technische Beanspruchungen in Festigkeitsstudien eingeteilt.
Normaler Stress
- Wenn die aufgebrachte Kraft senkrecht zum gegebenen Querschnitt der Probe ist (axiale Belastung), wird die entsprechende im Material erzeugte Spannung als Normalspannung bezeichnet.
- Oft ist die auf die Oberfläche ausgeübte Kraft nicht gleichmäßig; In diesem Fall nehmen wir einen Durchschnitt der ausgeübten Kraft.
Normale Spannung = (senkrechte Komponente der angewendeten Kraft) / Fläche
Zugspannung
Wenn die aufgebrachte Kraft vom Material entfernt ist, wird die erzeugte Spannung als Zugspannung bezeichnet.
Druckstress
Wenn die ausgeübte Kraft auf das Objekt gerichtet ist, wird die erzeugte Spannung als Druckspannung bezeichnet.
Biegespannung
- Wenn auf das strahlförmige Material eine Kraft ausgeübt wird, wird die Oberseite des Materials einer Druckspannung ausgesetzt, und die Unterseite wird einer Spannungsspannung ausgesetzt, und die Mitte des Trägers bleibt neutral. Eine solche Spannung ist als Biegespannung bekannt.
- Es ist auch als Biegespannung bekannt.
Scherbeanspruchung
Wenn die ausgeübte Kraft parallel zu dem Bereich ist, auf den sie ausgeübt wird, wird die Spannung als Scherspannung bezeichnet.
Scherspannungsformel
Scherspannung = (Kraft, die parallel zur Ober- und Unterseite ausgeübt wird) / Fläche.
Zugspannung gegen Scherspannung
| Zugspannung | Scherbeanspruchung |
| Die aufgebrachte Kraft ist aufrecht zu der Oberfläche. | Die aufgebrachte Kraft ist Parallel zu der Oberfläche. |
| Es wird mit σ bezeichnet. | Es wird mit τ bezeichnet. |
Kombinierte Spannungsgleichung
Während wir die Festigkeit von Materialien in Beispielen aus der Praxis untersuchen, können Fälle auftreten, in denen mehr als eine Art von Spannung auf das Material einwirkt. In diesem Fall benötigen wir eine Gleichung, die verschiedene Arten von Spannungen kombinieren kann
Es folgt die Gleichung, die Scher- und Zugspannungen kombiniert.
Woher,
fx= Zug- oder Druckspannung in x-Richtung
fy= Zug- oder Druckspannung in y-Richtung
fs= Schubspannungen, die in x- und y-Richtung auf die Flächen wirken
f1= maximales Prinzip Stress
f2= minimale Zugspannung
q = maximale Scherspannung
Spannungskonzentrationsfaktor
- In den Studien zur Festigkeit von Materialien ist das Material, auf das wir Stress anwenden, oft nicht einheitlich. Es kann einige Unregelmäßigkeiten in seiner Geometrie oder in der Struktur aufweisen, die aufgrund von Kerben, Kratzlöchern, Filets, Rillen usw. gebildet werden, was dazu führt, dass die Spannungskonzentration an einem Punkt auf dem als Spannungskonzentration or Stress Riser / Raiser.
- Der Grad dieser Konzentration wird als Verhältnis der maximalen Spannung zur Referenzspannung ausgedrückt, wobei die Referenzspannung die Gesamtspannung innerhalb eines Elements unter den gleichen Belastungsbedingungen ohne jegliche Konzentration oder Diskontinuität ist.
Formel für den Spannungskonzentrationsfaktor:
Spannungskonzentration = maximale Spannung / Referenzspannung
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Sicherheitsfaktor
- Bei der Untersuchung der Festigkeit von Materialien gibt es immer einige Unsicherheiten bei den gemessenen Spannungswerten. Daher wird die Spannung, die wir für unsere Verwendung berücksichtigen werden, als Arbeitsspannung (σ) bezeichnetw) ist immer kleiner als der experimentelle Wert von Stress. In den meisten Anwendungen berücksichtigen wir die Streckgrenze (σ)y).
- Die Arbeitsspannung wird bestimmt, indem die Streckgrenze um einen Faktor verringert wird. Dieser Faktor wird als Sicherheitsfaktor bezeichnet. Der Sicherheitsfaktor ist also ein Verhältnis von Streckgrenze zu Arbeitsspannung. Sein Symbol ist N. Es ist eine Einheit ohne Einheit.
Sicherheitsfaktor = Streckgrenze / Arbeitsbelastung
Technische Belastung
- Eine Änderung der Länge zu einem bestimmten Zeitpunkt des Materials pro Einheit der ursprünglichen Länge (vor jeder Krafteinwirkung) wird als technische Belastung bezeichnet.
- Es wird mit bezeichnet ε (Epsilon) oder γ (Gamma). Es ist eine einheitlose Menge.
Engineering Strain = (Längenänderung) / (Originallänge)
Poisson-Verhältnis
- Wenn eine Zugspannung auf das Material ausgeübt wird, gibt es eine Dehnung entlang der aufgebrachten Lastachse und eine Verkürzung zusammen mit senkrechten Richtungen zur aufgebrachten Spannung. Somit ist die in der Richtung der angelegten Spannung erzeugte Dehnung bekannt als axiale Belastung und die Dehnung, die in der senkrechten Richtung der angelegten Spannung erzeugt wird, ist bekannt als seitliche Belastung or Querdehnung.
- Das Verhältnis von lateraler Dehnung und axialer Dehnung ist bekannt als Poissons Verhältnis. Es wird mit ʋ (nu) bezeichnet. Es ist eine sehr wichtige Konstante für ein bestimmtes Material.
Poisson-Verhältnis = - (laterale Dehnung / axiale Dehnung)
Die angelegte Last sei in z-Richtung und die in dieser Richtung erzeugte Dehnung sei εx und das Material ist isotrop und homogen (), dann ist das Poisson-Verhältnis
Um mehr über Poissons Verhältnis zu erfahren Besuchen Sie hier
Spannungs-Dehnungskurve
- Das Auftragen von Spannung gegen Dehnung ergibt eine beträchtliche Anzahl von Eigenschaften des Materials hinsichtlich der Festigkeit der Materialuntersuchung.
- Die Spannungs-Dehnungs-Kurve ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, bei der die Dehnung auf der unabhängigen Achse, dh der x-Achse, und die Spannung auf der abhängigen, dh der y-Achse liegt. Es ist ein wichtiges Merkmal des Materials.
- Bei der Lastanwendung treten je nach Dehnungswert zwei Arten von Verformungen im Material auf: erstens die elastische Verformung und zweitens die plastische Verformung.
Echte Spannungs-Dehnungs-Kurve
Es ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, in der die wahre Spannung gegen die wahre Dehnung aufgetragen wird. Sowohl Spannung als auch Dehnung basieren auf einer sofortigen Messung. Daher wird die momentane Querschnittsfläche anstelle des ursprünglichen Querschnitts betrachtet, und die momentane Länge wird anstelle der ursprünglichen Länge berücksichtigt.
Elastische Verformung
- Die elastische Verformung ist die Verformung, bei der das Material beim Entfernen der Kraft seine ursprüngliche Form wiedererlangt.
- Dieser Bereich hat eine proportionale Grenze, eine Elastizitätsgrenze, eine obere Streckgrenze und eine untere Streckgrenze.
Elastizitätsmodul | Hookesches Gesetz
- Wenn diese Art der Verformung auftritt, ist die Dehnung im Metallstück nahezu proportional zur Spannung; Daher tritt diese Verformung als gerade Linie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf, mit Ausnahme einiger Materialien wie Grauguss, Beton und vieler Polymere.
- Durch diese Beziehung ist die Spannung proportional zur Dehnung.
- Dies ist bekannt als Hookesches Gesetzwobei Y die Proportionalitätskonstante bekannt ist als Elastizitätsmodul or Modul der Elastizität. Es wird auch mit E bezeichnet. Es ist die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve in der Elastizitätsgrenze. Es ist eines der wichtigsten Gesetze bei der Untersuchung der Materialfestigkeit.
Elastizitätsmodul Formel
Sein Wert ist für Keramik etwas höher als für Metalle und sein Wert ist für Polymere etwas niedriger als für Metalle. Oder die meisten Strukturen müssen nur in der Elastizitätsgrenze eine Verformung aufweisen; Daher ist diese Region sehr wichtig.
Plastische Verformung
- Wenn die aufgebrachte Kraft in diesem Bereich entfernt wird, nimmt das Material seine ursprüngliche Form nicht wieder an.
- Die Verformung des Materials ist dauerhaft.
- In dieser Region ist das Hookesche Gesetz nicht gültig.
- Dieser Bereich hat die endgültige Zugfestigkeit der Materialien und die Bruchstelle.
- Es gibt einige Punkte auf der Kurve um welchen Typ von Verformungsänderungen. Diese Punkte sind sehr wichtig, da sie uns über die Grenzen und Bereiche des Materials informieren, die letztendlich für die Anwendung des Materials nützlich sind.
Proportionales Limit
- Dies ist der Punkt in der Kurve, bis zu dem die Spannung proportional zur Dehnung ist.
- Wenn das Material über die Proportionalitätsgrenze hinaus gedehnt wird, ist die Spannung nicht proportional zur Dehnung, zeigt jedoch ein elastisches Verhalten.
Elastizitätsgrenze
- Es ist der Punkt in der Kurve, bis zu dem das Material ein elastisches Verhalten zeigt.
- Nach diesem Punkt beginnt eine plastische Verformung des Materials.
- Über die Elastizitätsgrenze hinaus bewirkt Spannung, dass das Material fließt oder nachgibt.
Ertragspunkt
Es ist der Punkt, an dem das Material nachgibt; daher beginnt die plastische Verformung des Materials an diesem Punkt.
Was ist Streckgrenze?
- Die der Streckgrenze entsprechende Spannung ist bekannt als Streckgrenze- Sein Widerstand gegen seine plastische Verformung.
- Oft ist es nicht möglich, es genau zu lokalisieren. Der elastisch-plastische Übergang ist gut definiert und wird sehr abrupt als bezeichnet Fließgrenze Phänomen.
- Oberer Ertragspunkt: Dies ist der Punkt in der Grafik, an dem die maximale Belastung oder Spannung erforderlich ist, um die plastische Verformung des Materials auszulösen.
- Unterer Ertragspunkt: Es ist ein Punkt, an dem eine minimale Spannung oder Belastung erforderlich ist, um das plastische Verhalten des Materials aufrechtzuerhalten.
- Die obere Streckgrenze ist instabil, aber die untere Streckgrenze ist stabil, sodass wir beim Entwerfen der Komponenten eine niedrigere Streckgrenze verwenden.
Ultimative Festigkeitsdefinition | Ultimative Stressdefinition
- Nach dem Nachgeben erreicht es bei fortschreitender plastischer Verformung eine maximale Grenze, die als Endspannung oder Endfestigkeit bekannt ist.
- Es ist auch bekannt als Zugfestigkeit (Rm) oder Zugfestigkeit. Es ist die maximale Spannung, die durch unter Spannung stehendes Material aufrechterhalten werden kann.
- Jede Verformung bis zu diesem Punkt ist gleichmäßig, aber bei dieser maximalen Spannung beginnt sich eine kleine Verengung des Materials zu bilden, dieses Phänomen wird als bezeichnet "Einschnüren".
Bruchstelle | Bruchstelle | Bruchpunkt
- Die zur Fortsetzung der plastischen Verformung erforderliche Spannung beginnt nach der Endfestigkeit abzunehmen und bricht das Material schließlich an einem Punkt, der als Bruchpunkt oder Bruchpunkt bekannt ist.
- Die Spannung des Materials am Bruchpunkt ist bekannt als "Bruchfestigkeit".
Spannungs-Dehnungs-Kurve für sprödes Material
Spannungs-Dehnungs-Kurve für duktiles Material
Wichtige Fragen und Antworten zur Materialfestigkeit
Was ist technischer Stress?
Die momentane Belastung oder Kraft, die pro Einheit der ursprünglichen Querschnittsfläche (vor jeder Krafteinwirkung) ausgeübt wird, wird als technische Beanspruchung bezeichnet.
Es wird mit σ (Sigma) bezeichnet. Die SI-Einheit der technischen Beanspruchung ist N / m2 oder Pascal (Pa).
Was ist Engineering Strain?
Eine Änderung der Länge zu einem bestimmten Zeitpunkt des Materials pro Einheit der ursprünglichen Länge (vor jeder Krafteinwirkung) wird als technische Belastung bezeichnet.
Es wird mit ε (Epsilon) oder γ (Gamma) bezeichnet. Es ist eine einheitlose Menge.
Was ist Zugspannung?
Wenn die aufgebrachte Kraft vom Material entfernt ist, wird die erzeugte Spannung als Zugspannung bezeichnet.
Was ist Druckstress?
Wenn die ausgeübte Kraft auf das Objekt gerichtet ist, wird die erzeugte Spannung als Druckspannung bezeichnet.
Was ist Scherbeanspruchung?
Wenn die ausgeübte Kraft parallel zu dem Bereich ist, auf den sie ausgeübt wird, wird die Spannung als Scherspannung bezeichnet.
Was ist der Sicherheitsfaktor?
Es gibt immer einige Unsicherheiten bei den gemessenen Spannungswerten; Daher ist die Spannung, die wir für unsere Verwendung berücksichtigen werden, die als Arbeitsspannung (σw) bekannt ist, immer geringer als der experimentelle Wert von Spannung. In den meisten Anwendungen berücksichtigen wir die Streckgrenze (σy).
Die Arbeitsspannung wird bestimmt, indem die Streckgrenze um einen Faktor verringert wird. Dieser Faktor wird als Sicherheitsfaktor bezeichnet. Der Sicherheitsfaktor ist also ein Verhältnis von Streckgrenze zu Arbeitsspannung. Sein Symbol ist N. Es ist eine Einheit ohne Einheit.
Was ist die wahre Spannungs-Dehnungs-Kurve?
Es ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, in der die wahre Spannung gegen die wahre Dehnung aufgetragen wird. Sowohl Spannung als auch Dehnung basieren auf einer momentanen Messung, daher wird die momentane Fläche des Querschnitts anstelle des ursprünglichen Querschnitts und die momentane Länge anstelle der ursprünglichen Länge berücksichtigt.
Was ist Breaking Point?
Die zur Fortsetzung der plastischen Verformung erforderliche Spannung beginnt nach der Endfestigkeit abzunehmen und bricht das Material schließlich an einem Punkt, der als Bruchstelle bekannt ist.
Was ist ultimative Zugfestigkeit?
Nach dem Nachgeben erreicht die plastische Verformung bei fortschreitender plastischer Verformung eine maximale Grenze, die als Endspannung oder Endfestigkeit bekannt ist. Sie wird auch als Endzugfestigkeit (UTS) bezeichnet.
Was ist das Hookesche Gesetz? | Erklären Sie das Hookesche Gesetz
Wenn diese Art der Verformung auftritt, ist die Dehnung im Metallstück nahezu proportional zur Spannung; Daher tritt diese Verformung als gerade Linie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf, mit Ausnahme einiger Materialien wie Grauguss, Beton und vieler Polymere. Durch diese Beziehung ist die Spannung proportional zur Dehnung.
Dies ist als Hookesches Gesetz bekannt, wobei Y die Proportionalitätskonstante als Youngscher Modul bekannt ist.
Es ist eines der wichtigsten Gesetze bei der Untersuchung der Festigkeit von Materialien.
FAZIT
In diesem Artikel werden wichtige Begriffe zur Festigkeit von Materialien ausführlich erläutert, z. B. technische Spannung, Dehnung, Spannungs-Dehnungs-Kurve für duktile und spröde Materialien, Elastizitätsmodul, Poissonzahl usw. Festigkeit von Materialien wird auch als Mechanik von Materialien bezeichnet.
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