1. Co to jest sprężystość

Sprężystość - fizyczna właściwość ciał materialnych odzyskiwania pierwotnego kształtu i wymiarów po usunięciu sił zewnętrznych wywołujących zniekształcenie - czyli zmianie tensora naprężeń towarzyszy zmiana tensora odkształceń i odwrotnie, przy czym zmiany te są w pełni odwracalne. Istotną cechą sprężystości jest zachowanie energii.

2. Co to jest plastyczność

Plastyczność - tozdolność materiałów do ulegania nieodwracalnym odkształceniom pod wpływem zewnętrznych sił działających na ten materiał. Nieodwracalne odkształcenia powstają na skutek działania na ciała stałe naprężeń mechanicznych, przekraczających zakres, w którym jest ono zdolne do odkształceń sprężystych i jednocześnie na tyle małe, że nie powodują zniszczenia ciągłości jego struktury. Naprężenie przy którym rozpoczyna się proces plastyczny nazywane jest granicą plastyczności.

3. Co to jest lepkość

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu.

4. Co to jest wytrzymałość

Wytrzymałość określa wartość obciążenia konieczną do pokonania sił spójności występujących pomiędzy poszczególnymi atomami ciała. Wytrzymałość jest to granica oporu stawianego siłom zewnętrznym przez siły wewnętrzne ciała stałego.

5. Jak dzielimy materiały ze względu na ich własności mechaniczne

Własności mechaniczne badanych materiałów dzielimy na wytrzymałościowe i technologiczne

Własności wytrzymałościowe obejmują te wszystkie własności materiału , do których określenia niezbędna jest znajomość siły jako podstawowego parametru (np. umowna granica sprężystości , wyraźna granica plastyczności , wytrzymałość na rozciąganie , naprężenie rozrywające ) .

Własności technologiczne, nazywane również własnościami plastycznymi , charakteryzują przydatność materiału do odpowiedniej obróbki (np. do przeróbki plastycznej ) . Określa się je za pomocą wskaźników , takich jak : wydłużenie względne , wydłużenie równomierne , przewężenie względne

6. Właściwości materiałów plastycznych i kruchych

Ze wzrostem zawartości węgla wzrasta wytrzymałość i twardość, a zmniejszają się ciągliwość i spawalność stali. Stale niskowęglowe charakteryzują się umiarkowaną wytrzymałością i bardzo dobrą ciągliwością. Węgiel powoduje również zwiększenie hartowności stali. Stale o większej zawartości węgla mają w stanie zahartowanym i odpuszczonym dużą wytrzymałość i odporność na pękanie. Ograniczeniem jeszcze większego zakresu zastosowania stali niestopowych jest ich mała hartowność i szybkie mięknięcie wraz ze wzrostem temperatury.

7. Wykres rozciągania materiału plastycznego

8. Wykres rozciągania materiału nie wykazującego wyraźnej granicy plastyczności

9. Co to jest płynięcie materiału

zjawisko przemieszczania się względem siebie cząstek materiału pod wpływem obciążenia, dające w efekcie trwałe odkształcenia; występuje w ośrodkach plastycznych lepkich i lepkosprężystych;

10. Granica proporcjonalności

Granica proporcjonalności R_H to największa wartość naprężenia umownego przy którym zachodzi jeszcze proporcjonalność naprężenia do odkształcenia (zgodnie z prawem Hooke'a): R_H = F_H/S₀ ; S₀ - pole przekroju próbki (początkowe)

11. Granica sprężystości

Granica sprężystości to takie naprężenie, po przekroczeniu którego ciało nie powraca do pierwotnego kształtu po usunięciu naprężenia. W materiale pozostają trwałe deformacje bądź to w wyniku uplastycznienia substancji (przejście ze stanu sprężystego w plastyczny), bądź w wyniku dekohezji, czyli zerwania oddziaływań międzycząsteczkowych.

12. Umowna granica sprężystości

Granica sprężystości (umowna) R_0,05 to taka wartość naprężenia umownego, które wywoła w próbce wydłużenie trwałe 0,05% początkowej długości pomiarowej próbki (L₀): R_0,05 = F_0,05/S₀

13. Wyraźna granica plastyczności

Wyraźna granica plastyczności R_e (dla materiałów plastycznych) to takie naprężenie umowne przy którym występuje wyraźny wzrost wydłużenia próbki bez wzrostu lub przy spadku obciążenia: R_e = F_e/S₀

14. Umowna granica plastyczności

Granica plastyczności to wartość naprężenia przy której zaczynają powstawać nieodwracalne odkształcenia plastyczne. Za umowne kryterium do określenia tej granicy przyjmuje się trwałe odkształcenie względne równe 0,002.

Umowna granica plastyczności R_0,2 (dla materiałów kruchych) to takie naprężenie które wywołuje w próbce odkształcenie 0,2% długości pomiarowej L₀: R_0,2 = F_0,2/S₀

15. Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na rozciąganie R_m to naprężenie odpowiadające największej sile rozciągającej próbkę do jej przekroju początkowego: R_m = F_m/S₀

16. Naprężenie rozrywające

Naprężenie rozrywające R_u to rzeczywiste naprężenie odpowiadające sile zerwania do powierzchni przekroju próbki po zerwaniu:

R_u = F_u/S_u ; S_u - pole przekroju próbki w miejscu zerwania

17. Wydłużenie względne

Wydłużenie względne A to stosunek przyrostu długości próbki po zerwaniu do długości początkowej wyrażony w %: A = ((L_u-L₀)/L₀)⋅100%

18. Przewężenie względne

Przewężenie względne Z to zmniejszenie powierzchni przekroju w miejscu zerwania (S_u) do przekroju początkowego (S₀) wyrażone w %: Z = ((S₀-S_u)/S₀)⋅100%

19. Wydłużenie równomierne

wydłużenie próbki, określane na podstawie pomiaru średnicy i mierzone po zerwaniu z wyłączeniem wpływu szyjki (w połowie dłuższej z części)

20. Moduł Younga

Moduł Younga (E) - inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł sprężystości podłużnej (w układzie jednostek SI) - wielkość określająca sprężystość materiału. Wyraża ona, charakterystyczną dla danego materiału, zależność odkształcenia liniowego ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych. E=σ/ε

21. Współczynnik Poisona υ

Współczynnik Poissona (ν) jest stosunkiem odkształcenia poprzecznego do odkształcenia podłużnego przy osiowym stanie naprężenia. Współczynnik Poissona jest wielkością bezwymiarową i nie określa sprężystości materiału, a jedynie sposób w jaki się on odkształca.

STATECZNOŚĆ PRĘTA

1. Od czego zależy stan równowagi pręta ściskanego

Stan równowagi pręta zalezy od wartości siły ściskającej, czemu towarzyszy większe wygięcie pręta

2. Jakie są stany równowagi

--Stan równowagi stałej (prostoliniowa postać pręta)

-- stan równowagi chwiejnej lub obojętnej(krzywoliniowa postać równowagi pręta)

3. Co to jest siła krytyczna P_kr

Jest to siła po przekroczeniu której pręt wychylony już nie wraca do położenia pierwotnego. Wartość tej siły zależy od rodzaju materiału, sposobu zamocowania pręta i od jego parametrów geometrycznych

Siłę krytyczna wyznaczamy jako tangens kąta nachylenia prostej (współczynnik kierunkowy prostej) do osi rzędnych.

4. Wzór na siłe krytyczną P_kr wg metody Southwella

5. Wykres Southwella

6. Opisac metode Southwella

Metoda doświadczalne Southwella polega na doświadczalnym wyznaczeniu ugiecia badanej belki w funkcji iloczynu wyboczenia do siły obciążającej belkę. Belka musi być wstępnie wyboczoną (wychodzimy z założenia, ze funkcja opisująca belkę jest taka sama jak dla belki obciążonej). Siłę krytyczna wyznaczamy jako tangens kąta nachylenia prostej (współczynnik kierunkowy prostej) do osi rzędnych. Możemy również skorzystać z uproszczonej metody, w której belkę wstępnie wyboczamy przez mimośrodowe obciążenie siła. Błąd, jaki można popełnić przy tej metodzie jest pomijalny.

TENSOMETRIA

1. Zastosowanie tensometrii oporowych

Tensometria oporowa znalazła największe zastosowanie w: wyznaczaniu stanu odkształcenia, a następnie naprężenia w wybranych punktach konstrukcji przy obciążeniach statycznych i dynamicznych, pomiarach odkształceń w wysokich i niskich temperaturach, pomiarach stanu odkształceń związanych z polem naprężeń własnych, badaniach zmęczeniowych, określaniu własności mechanicznych metali.

Tensometry oprowe: drucikowy/wężykowe i kratowe oraz foliowe

2. Rodzaje tensometrów

Elektryczne- rezystancyjne, indukcyjne, pojemnościowe, elektrodynamiczne, piezoelektryczne;

Mecha­niczne. - mechaniczne, optyczno-mechaniczne i strunowe

Tensometry indukcyjne-zasada ich działania oparta jest na zjawisku zmiany indukcyjności własnej lub wzajemnej zespołu cewka indukcyjna - rdzeń magnetyczny spowodowanej odkształceniami badanej konstrukcji.

Tensometry pojemnościowe - w wyniku odkształcenia konstrukcji, następuje zmiana odległości między płytkami kondensatora. Z kolei zmiana odległości między płytkami powoduje zmianę pojemności elektrycznej, którą można zmierzyć w odpowiednim obwodzie elektrycznym.

Są jednak bardzo wrażliwe na wilgoć oraz niekontrolowane drgania.

Tensometry piezoelektryczne - zasada działania ich opiera się na zjawisku piezoelektrycznym, które polega na tym że przy odkształceniu niektórych kryształów w granicach sprężystości pojawiają się ładunki elektryczne na odpowiednich ściankach kryształu.

Tensometry mechaniczne - głównymi elementami tych tensometrów są dźwignie, pręty, przekładnie zębate. Elementy powyższe musza być sztywne a połączenia między nimi a połączenia między nimi nie mogą zawierać luzów.

3. Rodzaje rozet

prostokątne złożone lub gwiazdowe, rozety typu delta i rozety zbudowane z 4 tensometrów jak np. rozeta typu T-delta.

Rozmieszczone są w niej pod pewnym charakterystycznym kątem (45, 60, 90, 120 stopni)

4. Zasada działania tensometru oporowego

Pomiar odkształceń tą metodą opiera się na zjawisku zmiany oporu elektrycznego /rezystancji/ przewodnika, spowodowanej zmianą jego wymiarów /odkształceniem/.

W układach pomiarowych stosowanych w pomiarach metodą tensometrii oporowej można wyróżnić cztery podstawowe elementy :

• część zasilającą w postaci zasilacza lub generatora

• mostek tensometryczny wraz z tensometrem pomiarowym

• wzmacniacz powiększający impuls z czujnika

• urządzenie rejestrujące zmiany mierzonej wielkości- rejestrator;

R = ρ * (l / S) - ρ - opór właściwy, l - długość drutu, S - pole przekroju drutu

5. Zalety tensometrów oporowych

duża czułość pozwalająca mierzyć bardzo małe odkształcenia

• duża dokładność pomiaru wynikająca z charakterystyki liniowej

• małe wymiary dzięki czemu można badać zjawisko spiętrzenia naprężeń, a z powodu małych mas można je stosować do badania procesów dynamicznych

• niewrażliwe na drgania i wstrząsy, mogą pracować w wysokich temperaturach i ciśnieniach

• dzięki zastosowaniu odpowiednich układów pomiarowych informacje o odkształceniu można zarejestrować w pamięci masowej komputera

• zapewniają łatwość sterowania procesów obciążania i odciążania

• łatwa i bezpieczna obsługa

• możliwość umieszczania tensometrów na powierzchniach zakrzywionych

• łatwość wykonania, niska cena

6. Wady tensometrii

• złożony charakter czynności związanych z naklejeniem tensometru na badany element

• przydatność tylko do jednorazowego naklejenia

• wrażliwość na wilgoć i temperaturę

• potrzeba kilkukrotnego obciążania i odciążania przed pomiarem właściwym ze względu na wyraźną histerezę elementu widoczną w pierwszych pomiarach

• nadają się do jednokrotnego uzycia

7. Zależność tensometrii oporowej

Związek pomiędzy względną zmianą oporu ΔR/R, a odkształceniem ε ma postać:

ΔR/R=K*ε K - jest współczynnikiem proporcjonalności zwanym stałą tensometru, związek między odkształceniem a względnym przyrostem oporu tensometru.

WŚSP

1. Co to jest środek sił poprzecznych

ŚSP- punkt w płaszczyźnie przekroju przez który powinna przechodzić siły poprzeczna, przyłożona do tego siła nie powoduje dodatkowych pól sił wewnętrznych m.in. skręcania.

stanowi ślad przebicia osi, wokół której następuje skręcenie belki z płaszczyzną jej przekroju.

2. Wzór na środek sił poprzecznych dla ceownika

h=H-g; b=B-g/2;

H - wysokość ceownika;

B - szerokość ceownika;

G - grubość ścianek ceownika;

I_z - moment bezwładności pola przekroju względem osi z

3. Wykres dla którego wyznaczany jest środek sił poprzecznych z interpretacją

Gdy linia siły obciążającej przechodzi przez punkt przecięcia linii fl i fp, wskazania obu czujników są jednakowe co oznacza ze belka się tylko ugięła ni uległa skręcaniu. Odległość ec określa położenie środka sił poprzecznych od zewnętrznej ścianki średnika belki

4. Eksperymentalny sposób wyznaczania środka sił poprzecznych

Rozważamy belkę wspornikową o długości l oraz danych wymiarach b, h, δ. Zakładamy że proporcje tej belki są typowe tzn. l >> b i l >> h oraz że jest ona zamocowana do idealnie sztywnego podłoża. Obciążona jest ona siłą poprzeczną Q na końcu.

Składowe pola naprężenia związane z momentem gnącym M(x_1­) oraz siłą Q(x₁) w poszczególnych przekrojach x₁ = const. mają rozkłady określone zależnościamI:

s -- współrzędna powierzchniowA

-- moment statyczny odciętej części przekroju (wzg. x₂)

δ- grubość składowego elementu belki

x₂,x₃ - główne osie centralne przekroju

J₂ -- moment bezwładności przekroju wzg. x₂

Układając równania równowagi dla odciętych części przekroju i rozwiązując go na  wyznaczamy rozkład naprężeń stycznych w całym przekroju.

Redukując układ sił do wypadkowej i obliczając x₂^Q mamy

Czyli siłę wypadkową Q należy przyłożyć na osi x₂ w odległości x₂^Q od środka ciężkości. Fakt że na osi x₂ ma swoje uzasadnienie w symetrii przekroju względem tej osi. Punkt ten jest zatem środkiem sił poprzecznych.

Jest to więc punkt przez który przechodzi wypadkowa oddziaływań stycznych w konkretnym przekroju belki.

1. Co to jest moduł Younga

współczynnik proporcjonalności pomiędzy umownymi wartościami odkształcenia i naprężenia E=σ/ε

2. Wzór na odkształcenie względne ε

ε=Δl/l

Jakie parametry można ujawnić w statycznej próbie rozciągania?

-granica proporcjonalności R_H - największa wartość naprężenia umownego , przy której jeszcze zachodzi proporcjonalna zależność między wydłużeniem i naprężeniem - prawo Hooke'a .

-granica sprężystości R_S - największa wartość naprężenia umownego , przy której nie wystąpią jeszcze odkształcenia trwałe . Praktycznie nie można wyznaczyć granicy sprężystości zakładając zgodnie z definicją , że odkształcenie trwałe jest dla tego naprężenia równe zero . Aby mieć pewność osiągnięcia granicy sprężystości , trzeba ją przekroczyć i stwierdzić istnienie dowolnie małego odkształcenia trwałego . W związku z tym wprowadza się pojęcie umownej granicy sprężystości .

-umowną granica sprężystości R_0,05 - wartość naprężenia umownego , które wywołuje w próbce wydłużenie trwałe równe 0,05 % pierwotnej długości pomiarowej próbki L₀ .

-wyraźna granica plastyczności R_E takie naprężenie umowne , po osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet przy spadku obciążenia

1.3 jak wyznaczyć moduł Younga

Moduł Younga -E można określić jako współczynnik proporcjonalności pomiędzy umownymi wartościami odkształcenia i naprężenia.

Moduł Younga znajduje się zazwyczaj doświadczalnie wykonując statyczną próbę rozciągania materiału. Możemy również wyznaczyć moduł sprężystości np. na podstawie pomiaru ugięcia belki. Ugięcie belki jest funkcją jej wymiarów, obciążenia i modułu sprężystości materiału. Aby więc znaleźć moduł Younga tym sposobem należy wykonać z badanego materiału belkę, zbudować proste stanowisko do jej obciążania, zmierzyć w wybranym punkcie belki ugięcie przy znanym obciążeniu, obliczyć w tym samym punkcie ugięcie teoretyczne i przekształcić odpowiednio otrzymaną zależność. E = σ / ε

6 Zjawisko dwujłomności wymuszonej

Tzn wykazywanie cech anizotropii optycznej związana jest z polem odkształceń które wywołuje przył obciążenie. Związana jest ilościowo z wartością wywołanego stanu naprężenia.

2.1 Czym różni się stal stopowa od stali niskowęglowej?

Niskowęglowa - dodatkiem stopowym kształktującym jest węgiel. Stal taką charakteryzuje wyraźna granica plastyczności.

Węglowa - jej głównym składnikiem jest węgiel. Stal jest krucha lecz bardzo twarda

.6 Co można odczytać dzięki izoklinie i izochromie?

Izochromy - linie wzdłuż których różnica naprężeń głównych ma stałą wartość σ1 - σ2 = const.

O ich przebiegu decyduje czynnik Sin² π m

Przy użyciu światła białego izochromy są liniami widma ciągłego i dla każdej barwy

σ1 - σ2 = const.natomiast w przypadku światła jednobarwnego izochromy są liniami ciemnymi.

punkty modelu w których kierunki główne odkształcenia (naprężenia) są takie same, tworzą linie (prążki) zwane izoklinami

Izoklina - jest miejscem geometrycznym punktów o jednakowych kierunkach głównych odkształcenia. Każda izoklina jest określona wartością kąta γ nazywanego parametem izokliny.

O przebiegu izoklin decyduje

Sin ² 2 α.

---