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
Miejsce analizy doboru materiału
w procesie projektowania
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 wyrobu
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Funkcja: przyrząd do pisania
Sposób realizacji funkcji:
a  przenoszenie barwnika w stanie stałym w
wyniku ścierania (ołówek, rysik)
b  pozostawianie śladu w wyniku
kontrolowanego wypływu ciekłego barwnika po
prowadnicy ( atrament i stalówka)
c  przeniesienie barwnika z końcówki
porowatego  zbiornika - flamaster
d  przeniesienie barwnika o konsystencji
oleistej ze zbiornika zakończonego kulą
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Kiedy należy rozpocząć poszukiwania materiału?
Ashby M. F.  Dobór materiałów
w projektowaniu inżynierski;
WNT, Warszawa, 1998
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
Metodologia wyboru
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
Rozwiązanie zadania inżynierskiego
Funkcje konstrukcji:
" Podstawowe: Zabezpieczenie przed zniszczeniem mumii
" Wtórne: Względy propagandowe
Piramida schodkowa w Saqqara; 2650 p.n.e.
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
WA
ASNOŚCI MATERIAA
ÓW: 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 -
CAA
KOWITA PORAŻKA!
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Rozwój materiałów inżynierskich
Dobrzański L.A. ; Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach; WNT, Warszawa, 1996
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Historia odkurzacza
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
FUNKCJA: usuwanie drobnych śmieci i kurzu z dużych,
płaskich powierzchni
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
Jakie materiały do jej realizacji?
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Jakie funkcje
spełniają?
W jaki sposób?
Z jakich materiałów
są wykonane?
Dlaczego?
Ashby M. F.  Dobór materiałów w
projektowaniu inżynierski; WNT,
Warszawa, 1998
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)
Podstawowy Moc [W] Masa [kg] Cena*
Rodzaj odkurzacza i materiał
data produkcji
Napęd ręczny, 1900 Drewno płótno, 50 10 Ł240/$380
skóra
Cylindryczny, 1950 Stal niskowęglowa 300 6 Ł96/$150
Cylindryczny, 1985 Wyciskany ABS i 800 4 Ł60/$95
polipropylen
Dyson, 1997 Polipropylen, 1200 6,6 Ł190/$300
(typu cyklon) poliwęglan, ABS
* ceny odniesione do roku 1995
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
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
http://timerime.com
Hercules 1904  wyposażony w
ręczną pompę tłokową
Czym różnią się?
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Hoover Model O
1907  pierwszy z
napędem elektrycznym!
http://www.clemson.edu
Electrolux Model V 1925 
układ poziomy elementów
http://group.electrolux.com
Czym różnią się?
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
http://group.electrolux.com
Hoover Constellation model 822
1954
Czym różnią się?
poduszka powietrzna!
http://www.hoover.co.uk
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 do
zastosowania
Publikacja współfinansowana
ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego