To tylko jedna z 31 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Politechnika Wrocławska
Wydział Mechaniczny
Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów W10/Z1
Raport Wydziałowego Zakładu Wytrzymałości Materiałów, PWr. 2007
Seria U nr 1/2007
Na prawach rękopisu
LABORATORIUM
WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW
Wielokryterialny dobór własności
wytrzymałościowych materiałów
z uwzględnieniem ich odporności
na pękanie KIC
Materiały pomocnicze dla studentów
Opracowali: E.S.DZIDOWSKI, R.JASIŃSKI, G. CHRUŚCIELSKI
Wrocław, 2007
Spis treści
CZĘŚĆ I – OGÓLNE WYTYCZNE DO PROCESU PROJEKTOWANIA
1.1 Wprowadzenie ........................................................................................................................ 3
1.2 Analiza systemów technicznych ........................................................................................ 3
1.3 Proces projektowania ........................................................................................................ 4
1.4 Narzędzia projektowania i dane materiałowe .................................................................... 4
1.5 Funkcja, materiał, kształt i metoda wytwarzania ............................................................... 6
1.6 Dobór materiałów za pomocą wykresów własności .......................................................... 7
CZĘŚĆ II – DOBÓR WŁASNOŚCI MATRIAŁÓW Z UWZGLĘDNIENIEM KIc ............................ 10
2.1 Dobór materiałów ze względu na krytyczny współczynnik intensywności naprężeń KIc..10
2.2 Przykład doboru materiału dla konstrukcji szczególnie obciążonych – materiały na
zbiorniki ciśnieniowe ........................................................................................................ 11
2.2.1 Określanie wskaźników optymalizujących dobór materiałów ................................. 11
2.2.2 Dobór materiałów .................................................................................................. 13
2.3 Podsumowanie ................................................................................................................ 14
Literatura ..................................................................................................................................... 15
CZĘŚĆ III – PRAKTYCZNA INSTRUKCJA DLA UŻYTKOWNIKA PROGRAMU CES 5.0 ......... 16
CZĘŚĆ I
OGÓLNE WYTYCZNE DO PROCESU PROJEKTOWANIA
1.1 Wprowadzenie
Podczas projektowania wyrobów obciążonych mechanicznie konstruktor musi rozwiązać
problemy związane z prawami fizycznymi, właściwym działaniem urządzenia technicznego i
możliwościami jego produkcji. Metoda projektowania zależy przy tym od przyjętego sposobu
analizy systemów technicznych. Rozróżnia się trzy rodzaje projektów: projekty oryginalne
(całkowicie nowe pomysły), projekty adaptacyjne (ewolucja istniejących produktów) oraz
projekty alternatywne (całkowita zmiana formy, tzn. kształtu lub wielkości, bez zmiany
funkcji). W żadnym z tych trzech rodzajów projektów nie można ignorować doboru materiału.
1.2 Analiza systemów technicznych
System techniczny składa się z podzespołów i
(…)
… lub strukturze komórkowej (mikrokształtu).
Aby kształt powstał, musimy zastosować procesy kształtowania, które ogólnie nazwiemy
wytwarzaniem. Obejmują one procesy kształtowania pierwotnego (jak odlewanie czy kucie),
procesy zdejmowania nadmiaru materiału (obróbka skrawaniem), wykańczania (polerowanie)
oraz łączenia (jak spawanie). Jak więc z tego wynika, istnieje ścisła zależność między funkcją,
rodzajem…
…)
Współczynnik tłumienia drgań
Współczynnik zmęczenia
Przewodność cieplna
Współczynnik wyrównania temperatury
Ciepło właściwe
Temperatura topnienia
Temperatura zeszklenia
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
Odporność na szoki cieplne
Odporność na pełzanie
Stała Archarda
Szybkość korozji
Stała parabolicznej szybkości utleniania
CR
ρ
E, G, K
σf
Mg/m3
GPa
MPa
Gc
KIC
kJ/m2
MN/m3/2
η
f
λ
a
cp
Tm
Tg
α
∆T
KA
Kp…
… one również do technik optymalizacyjnych,
na których oparta jest procedura doboru materiałów i metod wytwarzania.
Każda właściwość materiału inżynierskiego ma charakterystyczny zakres wartości. W
przypadku większości rozpatrywanych właściwości, takich jak: moduły sprężystości,
wytrzymałość czy przewodność cieplna, zakres ten jest szeroki - w przybliżeniu obejmuje
zwykle pięć rzędów wartości.
Dogodnym sposobem ilościowej prezentacji właściwości materiałów są wykresy doboru
materiałów, przedstawione przykładowo na rys. 5. Jedna z właściwości (w tym przypadku
moduł Younga E) jest zestawiona z inną (tutaj gęstością ρ) na wykresie z podziałką
logarytmiczną.
Rys. 5 Wykres właściwości materiałów: moduł Younga E w zestawieniu z gęstością ρ.
7
Zakres wartości na osiach wykresu jest tak dobrany, aby objąć…
… materiałów są na wykresach obwiedzione liniami
zamkniętymi i zawierają informacje o wszystkich materiałach określonego rodzaju.
Opisany sposób ilościowej prezentacji właściwości materiałów może stać się bardziej
użyteczny, przy odpowiednim doborze osi i podziałek. Na przykład, wiedząc, że prędkość
dźwięku w ciałach stałych zależy od modułu Younga E i gęstości ρ, prędkość podłużnej fali,
można zapisać…
…. na wysoką granicę plastyczności i niską
masę właściwą
Z tab. 1 wynika, że duże zbiorniki wysokociśnieniowe są zawsze produkowane ze stali.
Zbiorniki modeli - np. modelu maszyny parowej - są miedziane. Materiał ten jest preferowany
również na zbiorniki o małych wymiarach ze względu na większą odporność na korozję.
Do przeprowadzenia doboru materiału na zajęciach laboratoryjnych wykorzystany będzie
program…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)