Dobór materiałów konstrukcyjnych

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Dobór materiałów

konstrukcyjnych cz.1

dr inż. Hanna Smoleńska

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska

Materiały edukacyjne

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Literatura pomocnicza

Literatura podstawowa:
•

1. Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. WNT. Warszawa

1998

•

2. Ashby M.F., Jones D.R.H. Materiały inżynierskie - Właściwości i zastosowania -

tom 1. WNT, Warszawa 1996

•

3. Ashby M.F., Jones D.R.H. Materiały inżynierskie - Kształtowanie struktury i

właściwości materiałów - tom 2. WNT, Warszawa 1998

•

4. Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe: podstawy

nauki o materiałach i metaloznawstwo. WNT. Warszawa 2006

•

5. Blicharski M. : Wstęp do inżynierii materiałowej. Wyd. II, WNT, Warszawa 1998

Literatura uzupełniająca:

•

1. Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie. WNT, Warszawa, 2004.

•

2. Dobrzański L.A.: Zasady doboru materiałów inżynierskich: z kartami

charakterystyk. Gliwice, Wydaw. Politechniki Śląskiej, 2000

•

3. Marciniak J.: Biomateriały. Wyd. Pol. Śl. 2002

•

http://www.grantadesign.com

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Proces projektowania

•Proces stworzenia, przekształcenia i uzyskania
opisu obiektu

•Proces przekształcenia początkowego obrazu
obiektu w ostateczny

•Przekształcenie to generuje opisy przejściowe -
rozwiązania przejściowe

•Rozwiązanie ostateczne - proces decyzyjny
wyboru jednego rozwiązania z wielu przejściowych

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Proces projektowania - etapy



Sformułowanie zadania ? zadanie techniczne



Przegląd możliwych rozwiązań ? wyszukanie z istniejących rozwiązań,

obliczenia szacunkowe, studium realizowalności



Idealizacja problemu ? model matematyczny obiektu



Analiza modelu ? charakterystyki obiektu



Analiza kosztów? wybór kryterium oceny obiektu (zwykle koszty, różne)



Optymalizacja ? poszukiwanie ekstremum kryterium przy założonych

warunkach



Projektowanie elementów ? uściślenie oddzielnych elementów, projekt

szczegółowy



Dokumentowanie ? opracowanie dokumentacji technicznej i

technologicznej

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Funkcja:

przyrząd do pisania

Sposób realizacji funkcji

– przenoszenie barwnika w stanie stałym w

wyniku ścierania (ołówek, rysik)

– pozostawianie śladu w wyniku

kontrolowanego wypływu ciekłego barwnika po
prowadnicy ( atrament i stalówka)

– przeniesienie barwnika z końcówki

porowatego „zbiornika” - flamaster

– przeniesienie barwnika o konsystencji

oleistej ze zbiornika zakończonego kulą

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ashby M. F. – Dobór materiałów

w projektowaniu inżynierski;

WNT, Warszawa, 1998

Kiedy należy rozpocząć poszukiwania materiału?

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ashby M. F. – Dobór

materiałów w

projektowaniu inżynierski;

WNT, Warszawa, 1998

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Piramida schodkowa w Saqqara; 2650 p.n.e.

Rozwiązanie zadania inżynierskiego

Funkcje konstrukcji:

•Podstawowe: Zabezpieczenie przed zniszczeniem mumii

•Wtórne: Względy propagandowe

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Piramida schodkowa w Saqqara; 2650 p.n.e.

KONSTRUKCJA: megalityczna, licowana płytami wapienia

PROCES WYTWARZANIA: surowiec pozyskiwany z okolicznych
kamieniołomów; bloki wycinane i kształtowane za pomocą kamiennych
kul, piasku i narzędzi miedzianych

WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW: znakomita wytrzymałość na ściskanie,
bardzo słaba na rozciąganie; znakomita odporność na ścieranie i erozję
(klimat!); DOBRE!

PROJEKT monumentalnej konstrukcji ceramicznej.

EFEKTY: trwałość (ponad 5000 lat) – ZNAKOMITA!

Spełnianie funkcji - zabezpieczenie doczesnych szczątków faraona -

CAŁKOWITA PORAŻKA!

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

KONCEPCJE realizacji funkcji:

• Wykorzystanie nadciśnienia – zdmuchiwanie?

•Przemieszczanie po czyszczonej powierzchni lepkiej substancji (duży „lep na
muchy”!)?

•Czyszczenie za pomocą okrągłej szczotki przesuwanej po czyszczonej
powierzchni?

•Wykorzystanie podciśnienia do zbierania kurzu

STRUKTURA funkcjonalna wybranej koncepcji:

•Napęd

•Pompa do wytwarzania podciśnienia

•Filtr –zbiornik- wąż

FUNKCJA: usuwanie drobnych śmieci i kurzu z dużych,
płaskich powierzchni

Jakie materiały do jej realizacji?

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ashby M. F. – Dobór materiałów w

projektowaniu inżynierski; WNT,

Warszawa, 1998

Jakie funkcje
spełniają?

W jaki sposób?

Z jakich materiałów
są wykonane?

Dlaczego?

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Porównanie ceny, mocy i masy odkurzaczy

(na podstawie Ashby M. F. – Dobór materiałów w projektowaniu inżynierski; WNT, Warszawa, 1998)

Rodzaj odkurzacza i
data produkcji

Podstawowy
materiał

Moc [W]

Masa [kg] Cena*

Napęd ręczny, 1900

Drewno płótno,
skóra

£240/$380

Cylindryczny, 1950

Stal niskowęglowa

300

£96/$150

Cylindryczny, 1985

Wyciskany ABS i
polipropylen

800

£60/$95

Dyson, 1997
(typu cyklon)

Polipropylen,
poliwęglan, ABS

1200

6,6

£190/$300

* ceny odniesione do roku 1995

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Hercules 1904 –

wyposażony w

ręczną pompę tłokową

Whirlwind

, 1869 –

ma większość
elementów
współczesnego
odkurzacza z
wyjątkiem napędu.
Siła ssąca była
realizowana za
pomocą wentylatora z
napędem pasowym i
korbką na górze
uchwytu

Czym różnią się?

http://timerime.com

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Hoover Model O
1907 – pierwszy z
napędem elektrycznym!

Electrolux Model V 1925 –
układ poziomy elementów

Czym różnią się?

http://www.clemson.edu

http://group.electrolux.com

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Czym różnią się?

Hoover Constellation model 822

1954

poduszka powietrzna!

http://www.hoover.co.uk

http://group.electrolux.com

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wnioski

We wszystkich rozwiązaniach:

Funkcja spełniana - jest taka sama

Sposób realizacji funkcji – taki sam

Różne są rozwiązania materiałowe, które są wynikiem

zmieniającej się dostępności materiałów o lepszych

własnościach a co za tym idzie metod produkcji.

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Polecenie:

Dla dowolnie wybranego przedmiotu określić:

1. Funkcje podstawowe

2. Funkcje dodatkowe

3. Zespół

cech

materiału

możliwego

zastosowania