Nauka o materiałach - wyklad 8

Nauka o Materiałach Wykład VIII Odkształcenie   materiałów – właściwości sprężyste Jerzy Lis Nauka o Materiałach   Treść wykładu: 1. Właściwości materiałów -wprowadzenie 2. Klasyfikacja reologiczna odkształcenia  materiałów. 3. Statyczna próba rozciągania. 4. Odkształcenie sprężyste 4.1. Prawo Hooke’a - moduły sprężystości 4.2. Właściwości sprężyste układu dwu  atomów 4.3. 0dkształcenie sprężyste kryształów 4.4. Właściwości sprężyste materiałów  wielofazowych 4.5. Właściwości sprężyste materiałów  porowatych 4.6. Metody pomiaru modułów sprężystości 4.7 Niesprężystość Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW - WPROWADZENIE • O możliwości zastosowania danego materiału decydują jego  właściwości użytkowe • Zachowanie się danego materiału w środowisku pracy to  zaplanowana przez użytkownika (założona) odpowiedź na  działające na niego czynniki (bodźce)   SCHEMAT ODDZIAŁYWANIA CZYNNIKÓW NA MATERIAŁ                               MATERIAŁ          Czynnik              odzew    (właściwości)     (Czas)   Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW - WPROWADZENIE PODEJŚCIE INŻYNIERSKIE Materiał traktowany jest jak „czarna skrzynka” - nie  interesuje nas jego charakterystyka jedynie istniejące  zależności funkcyjne W wypadku parametrów ilościowych (mierzalnych) odzew = funkcja ( czynników) Sprowadza się tą zależność do możliwie najprostszych funkcji  (modeli) matematycznych np.: zależność liniowa prawo  Hooke’a σ  = E ε Stałe w danym modelu charakterystyczne dla danego  materiału określane w ściśle zdefiniowanych warunkach  noszą nazwę stałych materiałowych Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW - WPROWADZENIE Podejście charakterystyczne dla nauki o materiałach                       Materiał nie jest traktowany jako „czarna skrzynka” lecz w  myśl nauki o materiałach posiada swoją budowę wynikającą  ze sposobu jego otrzymywania.    Stałe w modelach (materiałowe) charakterystyczne dla  materiału będą zależeć od jego budowy (sposobu  otrzymywania)        MATERIAŁ: - budowa   nano   mikro   makro         Czynnik         odzew   (właściwości)       (Czas)   Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW - WPROWADZENIE Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW - WPROWADZENIE Podstawowym czynnikiem weryfikującym materiały  inżynierskie jest działanie  sił (naprężeń). odkształcenie naprężenie MATERIAŁ dekohezja Naprężenia mogą zmienić wymiary (liniowe, kątowe) lub ciągłość  materiału (dekohezja)

(…)

… równoległy
E = V1E1 + V2E2
prawo mieszanin
Modele równoległy i szeregowy (uproszczone)
E – moduł Younga
V – udział objętościowy fazy
Model szeregowy
1/E = V1/E1 + V2 /E2
Nauka o materiałach
WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTE
Moduł Younga kompozytów
Nauka o materiałach
WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTE
Właściwości sprężyste materiałów porowatych
Fazę gazową w materiale można traktować jak
fazę o E=0
stąd
Z prawa mieszanin
E = Eo (1- Vp)
gdzie:
Vp - udział objętościowy porów
Eo - moduł Younga materiału gęstego
Nauka o materiałach
WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTE
W rzeczywistych materiałach następuje tzw. koncentracja
naprężeń czyli naprężenie wewnątrz materiału jest większe niż
przyłożone na zewnątrz
⎛
c⎞
c
⎟ ≈ 2σ z
⎜1 + 2
σ =σz⎜
ρ⎟
ρ
⎠
⎝
Nauka o materiałach
WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTE
Ogólnie
σρ = k σz
k współczynnik koncentracji naprężeń
stąd…
… „KRUCHE”, „PLASTYCZNE”, „LEPKOSPRĘŻYSTE”
Nauka o materiałach
WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTE
Dla materiałów sztywnych w pierwszym etapie przy rosnących
naprężeniach materiały zachowują się sprężyście tj. odkształcają
się nietrwale.
W pewnym zakresie odkształcenie jest proporcjonalne do
naprężenia.
Prawo Hooke’a
σ=Eε
τ=Gγ
p=-K∆
E - moduł Younga
G - moduł sztywności (ścinania)
K - moduł ścisliwości (postaci)
ν…
… - WPROWADZENIE
Podstawowym czynnikiem weryfikującym materiały
inżynierskie jest działanie sił (naprężeń).
naprężenie
odkształcenie
MATERIAŁ
dekohezja
Naprężenia mogą zmienić wymiary (liniowe, kątowe) lub ciągłość
materiału (dekohezja)
Nauka o materiałach
MODELE ODKSZTAŁCENIA
Nauką opisującą nieniszczące odkształcanie się ciał pod wpływem
działania sił jest reologia.
•Reologia opiera się na modelach…
... zobacz całą notatkę