1. Wielkości charakteryzujące proces rozciągania.

W czasie procesu rozciągania działające siły powodują przewężenie i rozciągnięcie danego elementu.

-Wydłużenie bezwzględne (∆l) jest to przyrost długości pomiarowej pręta pod działaniem siły „F”

∆l=l-l_o

-odkształcenie liniowe względne (jednostkowe)(ε)

ε=∆l/ l_o

-miara odkształceń poprzecznych( np. dla pręta o przekroju kołowym)

ε_p=(d_o-d)/ d_o

ε_p/ ε=υ υ-współczynnik Poissona

-prawo proporcjonalności (Hooke`a)

Przy dostatecznie małych wartościach wydłużenia właściwym danemu materiałowi i odkształceniu ε są wprost proporcjonalne do naprężeń δ wywołujących te naprężenia.

ε=α*δ

1/ α=E

ε = δ/E

∆l=(P*l)/(E*F)

α -współczynnik proporcjonalności

E-moduł sprężystości

2. Wykres rozciągania dla stali.

Początkowo wzrost naprężenia powoduje liniowy wzrost odkształcenia. W zakresie tym obowiązuje prawo Hooke'a. Po osiągnięciu naprężenia R_e, zwanego granicą sprężystości materiał przechodzi w stan plastyczności, a odkształcenie staje się nieodwracalne. Przekroczenie granicy sprężystości, zauważalne w okresie chwilowego braku przyrostu naprężenia, powoduje przejście materiału w stan plastyczny. Dalsze zwiększanie naprężenia powoduje nieliniowy wzrost odkształcenia, aż do momentu wystąpienia zauważalnego, lokalnego przewężenia zwanego szyjką. Naprężenie, w którym pojawia się szyjka, zwane jest wytrzymałością na rozciąganie R_m. Dalsze rozciąganie próbki powoduje jej zerwanie przy naprężeniu rozrywającym R_u. Przerywana pokazuje naprężenie rzeczywiste obliczane przy uwzględnieniu przewężenia próbki. Linia ciągła pokazuje wykres naprężenia obliczanego przy uwzględnieniu pola wyjściowego próbki. Czyni się tak, by zaobserwować wartość R_m, będącą lokalnym maksimum krzywej. Ten ogólny przypadek znacznie różni się dla różnych materiałów. Np. materiały sprężyste, jak stale wysokowęglowe, żeliwa, stale sprężynowe, nigdy nie przechodzą w stan plastyczny, lecz wcześniej ulegają zerwaniu. Dla wielu materiałów granica plastyczności jest trudna do określenia, gdyż nie istnieje wyraźnie przejście z zakresu sprężystego do plastycznego.

5. Zginanie- występuje w przypadkach, gdy w wyniku redukcji wszystkich sił zewnętrznych (po jednej stronie przekroju) do środka ciężkości rozpatrywanego przekroju otrzymuje się parę sił działających w płaszczyźnie prostopadłej do tego przekroju. Jest to tzw. zginanie czyste. Wspomniana płaszczyzna jest nazywana płaszczyzną obciążenia. W praktycznych problemach, zginaniu towarzyszy zazwyczaj siła poprzeczna lub podłużna. Pręty zginane nazywane są belkami. Figura płaska ma dwie główne, centralne osie bezwładności, które jak wiadomo są prostopadłe do siebie. Przeprowadzona płaszczyzna przez centralną oś bezwładności oraz oś geometryczną belki nazywana jest płaszczyzną główną belki . Można zatem wyróżnić dwie płaszczyzny główne belki. Zginanie proste lub płaskie zachodzi wówczas gdy płaszczyzna obciążenia pokrywa się z jedną płaszczyzn głównych belki. Jako moment zginający M_g w dowolnym przekroju rozumiemy algebraiczną sumę momentów wszystkich sił zewnętrznych (czynnych i biernych) przyłożonych po jednej stronie tego przekroju i obliczonych względem środka ciężkości przekroju. W belce płaszczyzna obciążenia pokrywa się z płaszczyzną główną poprowadzoną przez dwie osie: oś y oraz oś x. W przypadku czystego zginania w zgięciu prostym, naprężenia w dowolnym punkcie przekroju poprzecznego belki są obliczane według wzoru:

gdzie M_g - wartość momentu zginającego w danym przekroju

I_z - moment bezwładności pola przekroju względem osi obojętnej z

y - odległość rozpatrywanego punktu przekroju poprzecznego od osi obojętnej z

Po przyłożeniu momentów sił zewnętrznych do belki elementarne warstwy (włókna) materiału (z którego będzie wykonana belka) usytuowane w pobliżu wklęsłej płaszczyzny belki będą ściskane (znak minus) a usytuowane w pobliżu wypukłej płaszczyzny belki będą rozciąganie (znak plus). Natomiast punkty materialne (włókna), które pokrywają się z osią obojętną nie są (teoretycznie) narażone zarówno na rozciąganie ani ściskanie. Punkty te wyznaczają płaszczyznę obojętną.

Maksymalne naprężenia
powstają w najdalej usytuowanych warstwach belki względem osi obojętnej z. Wartość tych naprężeń można obliczyć z zależności:

przy czym wskaźnik wytrzymałości przekroju przy zginaniu W_z:

gdzie:

J_z - osiowy moment bezwładności przekroju A-A względem osi z.

y _max - odległość skrajnych włókien od osi obojętnej z

Warunek wytrzymałości na naprężenia dopuszczalne przy zginaniu przyjmuje postać:

gdzie:k_g - dopuszczalne naprężenie na zginanie (podczas działania stałej wartości momentu gnącego) dla materiału konstrukcyjnego belki.

6. Moment zginajacy i sila tnaca w procesie zginania.

Zginanie wystepuje gdy dowolny układ sił można było zredukować do jednej wypadkowej i do jednej pary sił dzialajacej w plazczyznie,która przechodzi przez os preta.
Weźmy pod uwagę pręt, zaś w jego dowolnym przekroju poprzecznym za punkt redukcji przyjmijmy środek tego przekroju. Jeżeli w tym przekroju układ sił sprowadza się tylko do jednej składowej momentu zginającego Mg, to mamy do czynienia z czystym zginaniem (rys. 2.14a). Jeżeli występuje również siła styczna (tnąca) (rys. 2.14b), to mamy przypadek zginania z udziałem sił poprzecznych.

Jeżeli siły czynne (obciążenia zewnętrzne) i siły bierne (reakcje) działające na pręt zginany leżą w jednej płaszczyźnie, to płaszczyznę tę nazywamy płaszczyzną zginania.
Gdy płaszczyzna zginania pokrywa się z płaszczyzną główną zawierającą oś pręta ,to przypadek taki nazywamy zginaniem prostym w odróżnieniu od zginania ukośnego.

Zginanie proste -wystepuje wtedy gdy plaszczyzna obciazenia pokrywa się z jedn z plaszczyzn glownych belki.

Zginanie ukosne -wystepuje gdy plaszczyzna nie pokrywa się z plaszczyzna glowna

Moment wypadkowy gnacy w dowolnym przekroju belki nazywac będziemy algebraiczna suma momentow od sil zew. Przylozonych po jednej stronie rozpatrywanego przekroju względem bieguna obranego w jego srodku.

RYSUNEK
ΞPx=0 ΞPy=0 ΞMa=0

Ra-P1-P2+Rb=0

ΞMa=0 RYSUNEK

Ra0+P1L1+P1(L1+L2)-R0L=0

RYSUNEK

Sila w jednym elemencie to suma sil po jednej stronie rozpatrywanego przekroju

Znak momentu uginania belki zakladay umownie ze jeśli belka ugnie się wypuklosci ku dolowi to uwazamy za dodoatni a jeśli ku gorze to za ujemny +Mg>0 -Mg<0

•Rozpatrzmy belke z lewej strony

RYSUNEK Mgx=Ra*x-P1(x-L1)

•rozpatrzmy belke z praej strony

RYSUNEK Mgx=Rb(-x-P2*(L1+L2-x))

Mgx z lewej i Mgx z prawej strony belki musza się rownac

Mgx=Ra*x

X=0

Mg=0 Mg=Ra*L1

Sila tnaca.

W dowolnym przekroju belki sile tnaca wyraza się algebraiczniesuma rzutow sil zew.przylozonych po jednej stroni tego przekroju n kirunek prostopadly do osi belki

1-2+Ra Tx1,2+Ra

2-3 Ra P1 Tx=Ra-P1

3-4 RaP1P2 Tx3,4=Ra-P1-P2

umownie znak wartosci sily tnacych okreslamy nastepujaco

RYSUNEK

Jak wynika z wykresu moment maksymalny ,wartosc sily tnacej rowna się 0

Welkosc sily tnacej można obliczyc rownie znastepujacego rownania

T(x)=dMgx/dx

Mgx+Rax-P1(x-L1)

7. Odkształcenia i naprężenia przy skręcaniu.

skrecanie jest wtedy kiedy na cialo dzialaja sily zew.redukujace się do pary sil o momencie skrecajacym Ms=P*a,lezacej na plaszczeznie prostopadlej do preta. Po skreceniu punkt 1 przekreci się w pozycje 2.

RYSUNEK

Odksztalcenia i naprezenia

Przesuniecie po luku 1'2' dla malych odcinkow możemy zapisac jako iloczyn promienia i kata. 1'2= γ*dϕ=dx*v gdzie dx=grubosc

Kat odksztalcenia podstawowego γ=γ dϕ/dx gdzie:γ-przesuniecie wzgledne,dϕ-kat obrotu przekroju w odleglosci,γ-promien zew,preta skreconego,dϕ/dx-kat obrotu sasiednich przekrojow na jednostke dluosci preta-posiad wartosc stala

Element w odleglosci dowolnej ς (ro) < γ uzyska przesuniecie γ ς = ς dy/dx.Przez analogie do scinania możemy uzyskac prawo Hooke'a γt=Τt/G' możemy napisac ze dla skrecania γs=Τg/G' Tg/G'= ς *dy/dx dy/dx=Tg/G'* ς Tg=G'* ς dy/dx=const* ς

RYSUNEK

Warunki rownowagi:

Ms=Mw=G'*dγ/dx *Jb gdzie: dγ-zmian kata po dlugosci jest stala

porownujac wzory mozna napisac:

T ς/G'*g=Ms/G'*Jb

Tg=Ms/Jb* ς=Ms/(Jb/ ς)

Tg=Ms/(Jb/γ)-Ws

Ts=Ms/Ws

Ws-wakaznik wytrzymalosci na skrecaie

Ws=0,2d do 3 a zapinanie Wg=0,1d do 3

8. Wyboczenie - w wytrzymałości materiałów odkształcenie (wygięcie) osiowo ściskanego pręta.np.osiowo ściskane pręty, kolumny, cienkościenne płyty i powłoki, ramy i kratownice.

Teoretycznie, gdy pręt jest idealnie symetryczny, a siła ściskająca idealnie osiowa i centryczna, wyboczenie nie ma prawa wystąpić. W rzeczywistych układach taki warunek jest jednak bardzo rzadko spełniony. Pręty zawsze mają pewne niedokładności wykonania, siły mogą być przykoszone lub obciążać pręty ekscentrycznie. W takiej sytuacji przy odpowiednio dużym obciążeniu, większym niż obciążenie dopuszczalne Pdop, istnieje niebezpieczeństwo wyboczenia. Wyboczenie może być sprężyste, to znaczy takie, gdy po odciążeniu pręta wraca on do pierwotnego, wyprostowanego kształtu, lub niesprężyste, gdy pręt utrzymuje swój wyboczony kształt także po odciążeniu. Wyboczenie tych konstrukcji, utrata przez nie tak zwanej stateczności prowadzi do ich nieuniknionego fizycznego zniszczenia. Wyboczenie jednego elementu pociąga za soba zazwyczaj lawinowe zniszczenia powiazanych elementow.

11. STALE.

Stal -metal stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11% co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne składniki. Do pożądanych - składników stopowych - zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu, zwane są zanieczyszczeniami.

Stal otrzymuje się z surówki w procesie świeżenia - stary proces, w nowoczesnych instalacjach hutniczych dominują piece konwertorowe, łukowe, próżniowe, pozwalające na uzyskanie najwyższej jakości stali.

Stal dostarczana jest w postaci różnorodnych wyrobów hutniczych - wlewki, pręty okrągłe, kwadratowe, sześciokątne, rury okrągłe, profile zamknięte i otwarte (płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, dwuteowniki), blachy.

Im większa zawartość węgla, a w konsekwencji udział twardego i kruchego cementytu, tym większa twardość stali, węgiel w stalach niskostopowych wpływa na twardość poprzez wpływ na hartowność stali, im większa zawartość węgla tym dłuższy czas jest potrzebny do przemiany perlitycznej - co w konsekwencji prowadzi do przemiany bainitycznej i martenzytycznej. W stalach stopowych wpływ węgla na twardość jest również spowodowany tendencją niektórych metali, głównie chromu, do tworzenia związków z węglem - głównie węglików o bardzo wysokiej twardości.

12. TWORZYWA SZTUCZNE.

Tworzywa są to organiczne masy plastyczne, substancje wielkocząsteczkowe powstałe między innymi w reakcjach polimeryzacji węglowodorów nienasyconych.

Pod pojęciem tworzywo sztuczne rozumie się ogólnie materiały, których podstawowym składnikiem są syntetyczne, naturalne lub modyfikowane polimery. Tworzywa sztuczne mogą być otrzymywane z czystych polimerów (np. polimetakrylan metylu, polistyren, polietylen itp.) lub z polimerów modyfikowanych poprzez dodanie różnych substancji pomocniczych, np. plastyfikatory, napełniacze, stabilizatory itp.).

Polimeryzacja jest to proces łączenia się ze sobą cząsteczek reaktywnego związku chemicznego, zwanego monomerem, z utworzeniem cząsteczki polimeru, bez wydzielenia się produktów ubocznych. Najczęściej stosowanymi monomerami są związki organiczne, zawierające w swojej cząsteczce wiązanie podwójne.

Masa cząsteczkowa wywiera istotny wpływ na szereg własności tworzywa. Wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej podwyższa się bowiem wytrzymałość tworzywa, udarność, temperatura mięknięcia oraz przewodnictwo i odporność cieplna. Wzrost masy cząsteczkowej tworzywa podnosi jego lepkość, co znacznie pogarsza jego warunki przetwórcze.

W zależności od rodzaju użytego polimeru tworzywa sztuczne dzieli się na:
termoplastyczne, które można wielokrotnie przerobić w podwyższonej temperaturze,
termoutwardzalne, które w podwyższonej temperaturze, po uformowaniu określonego kształtu, stają się nietopliwe i nierozpuszczalne,
chemoutwardzalne, które pod wpływem określonych czynników chemicznych usieciowują się przestrzennie, przy czym stają się nietopliwe i nierozpuszczalne.

15. Łożysko toczne:- łożysko, w którym ruch jest zapewniony poprzez toczne elementy umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska.

Pierścień wewnętrzny osadzany jest z pasowaniem ciasnym na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień zewnętrzny umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub innym elemencie nośnym. Elementy toczne umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z nimi breźniami.

Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się na:

• Łożyska kulkowe

• Łożyska wałeczkowe

• Łożyska stożkowe

• Łożyska baryłkowe

• Łożyska igiełkowe

• Łożyska toroidalne

Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych na łożysko :

• Łożysko poprzeczne

• Łożysko skośne

• Łożysko wzdłużne

Ze względu na możliwość wydzielania się pierścienia zewnętrznego:

• Łożyska zwykłe

• Łożyska wahliwe

Ze względu na ilość rzędów elementów tocznych:

• Łożysko jedno- i dwurzędowe

Dobór łożysk odbywa się według algorytmu, który uwzględnia takie parametry jak:

• Obciążenie styczne

• Prędkość obrotowa

• Intensywność użytkowania

• Sposób smarowania

• Sposób chłodzenia

3. METODY POMIARU TWARDOŚCI MATERIAŁU.

określa wytrzymałośc na rozrywanie (Rm)

metoda Brinell'a - wciskanie w badany materiał kulki stalowej hartowanej o średnicy 10,5mm lub 2,5mm (zależna od próbki) siłą od 15,5kG do 3000 kG.

metoda Rockrell'a - wtłaczanie kulki o średnicy 1/16 cala (Hr) lub przedmiotów o spodziewanej dużej twardości stożka diamentowego o kącie wierzchołkowych 120 stopni.

metoda Vickers'a (Hr) - materiały o dużej twardości większej

od H_B = 400 kG*mm^-2. Wgniatanie ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136 stopni.

Rys.

H_B =

P- siła nacisku [kG]

D - średnica kulki

d - średnica odcisku

F - powierzchnia odcisku kulki w materiale (czasza kulista)

4. ŚCINANIE.

Występuje gdy układ sił zewnętrznych zredukuje się do dwóch równych sił przeciwnie skierowanych, prostopadłych do osi pręta i tnących w płaszczyźnie przekroju

Rys.

W praktyce często ścinaniu towarzyszy zginanie, gdy siła tnąca P dominuje wpływ zginania można pominąć.

W przypadku ścinania powstałe odkształcenia mają charakter postaciowy i określane są kątem gamma.

Prawo Hooke'a dla prostego ścinania (prawo proporcjonalności) określane jest:

G` moduł sprężystości postaciowej Poisson`a

Warunek wytrzymałości na ścinanie:

13.) Połączenia rozłączne:

- są to połączenia, które możemy złączyć za pomocą elementów oddzielnych, i które możemy wymienić bez żadnych szkód dla materiału.

Rodzaje elementów połączeń rozłącznych:

a) połączenia śrubowe (gwintowe), do takich elementów możemy zaliczyć: śrubę, nakrętkę, oraz podkładka i elementy zabezp. (zawleczka)

Wkręty do drewna, gwint stożkowy

Gwinty są prawe i lewe - w lewa kręcimy, żeby przykręcić, w prawo kręcimy żeby przykręcić.

b)połączenia klinowe

c)połączenia wpustowe

d)połączenia wielowypustowe

e)połączenia kołkowe

14.) Korozja i metody ochrony przed nią:

korozja - proces niszczenia materiału przez otoczenie. Określenie jest najczęściej stosowane do opisu zjawiska niszczenia - utlenienia metali przez gazy najczęściej powietrze i ciecze - wodę i inne.

Metody zapobiegania korozji:

Najlepsza metodą jest wzbogacanie materiału o składniki, które posiadają skłonności do obniżenia korozji.

Najczęstszym składnikiem przeciw korozji jest chrom. Zawartość chromu powyżej 13 % powoduje, że na powierzchni stali powstaje pasywna warstwa, zbudowana z tlenków Cr i Fe o zwartej budowie, spójna z podłożem, odnawiająca się, chroniąca metal przed korozją, np.. powłoka malarska

Obok chromu najważniejszym składnikiem jest tez nikiel, polepsza on odporność na działanie roztworów soli, zasad i kwasów.

Molibden - zmniejsza skłonność do korozji międzykrystalicznej

Cynk - odporny na korozję przede wszystkim na wodę morską

---