Δομικά Υλικά. Μάθημα ΙΙ. Μηχανικές Ιδιότητες των Δομικών Υλικών (Αντοχές, Παραμορφώσεις)

Transcript

1 Δομικά Υλικά Μάθημα ΙΙ Μηχανικές Ιδιότητες των Δομικών Υλικών (Αντοχές, Παραμορφώσεις)

2 Μηχανικές Ιδιότητες Υλικών Τάση - Παραμόρφωση Ελαστική Συμπεριφορά Πλαστική Συμπεριφορά Αντοχή και Ολκιμότητα Σκληρότητα

3 Αντοχή σε κάμψη Αντοχή σε εφελκυσμό Αντοχή σε συμπίεση Αντοχή σε διάτμηση ή ψαλιδισμός Αντοχή σε Θραύση Μηχανική Αντοχή,, :,, :

4 Αντοχές Υλικών Στατική Αντοχή Αντοχή σε διαμετρική Θλίψη Αντοχή σε στρέψη Αντοχή σε κρούση Αντοχή σε αποκόλληση Αντοχή Κόπωσης

5 Παραμόρφωση (deformation) Ως παραμόρφωση ονομάζουμε την επιμήκυνση ανά μονάδα μήκους ενός υλικού. l o l Η παραμόρφωση ε είναι αδιάστατο μέγεθος

6 Παραμόρφωση (deformation) l ε > 0 l o l ε < 0

7 Τάση (stress) Ως τάση ονομάζουμε την δύναμη ανα μονάδα επιφάνειας. Δύναμη S επιφάνεια Η τάση μετριέται σε Newton / m 2 (Pa)

8 Αντοχή σε Θλίψη ( σ D ) Αντοχή σε θλίψη είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε θλιπτική αξονική καταπόνηση S σ D < 0 Η αντοχή σε θλίψη μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm 2

9 Αντοχή σε Θλίψη Για τον ορθό υπολογισμό της αντοχής σε θλίψη απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ελεύθερη εγκάρσια παραμόρφωση του δοκιμίου στη θέση, όπου επιβάλλεται το φορτίο. Για να προκύψει ορθή τιμή της αντοχής σε θλίψη, πρέπει ο λόγος του ύψους h του δοκιμίου προς το πλάτος του, d να είναι h/d ~3

10 Αντοχή σε Εφελκυσμό ( σ z ) Αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε εφελκυστική αξονική καταπόνηση S σ z > 0 Η αντοχή σε εφελκυσμό μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm 2

11 Αντοχή σε κόπωση Τάσεις κόπωσης ονομάζονται οι τάσεις που αναπτύσσονται σε μέλη κατασκευών και οι οποίες μεταβάλλονται περιοδικά με το χρόνο. Αντοχή κόπωσης ονομάζεται η ονομαστική εναλλασσόμενη τάση, η οποία προκαλεί αστοχία για καθορισμένη μέση τάση και κύκλους εναλλαγών ΌΌριο κόπωσης ονομάζεται η αντοχή κόπωσης που λαμβάνεται για καθορισμένη μέση τάση, όταν για οποιαδήποτε αύξηση των εναλλαγών φόρτισης δεν παρατηρείται μείωση της αντοχής.

12 Διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων Οι τάσεις σ που αναπτύσσονται κατά τη φόρτιση και οι αντίστοιχες παραμορφώσεις ε χαράσσονται σε διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων, τα οποία χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά των υλικών ως προς τις παραμορφώσεις. Απολύτως ελαστικά ( γυαλί ) Ιξώδη ( άσφαλτος ) Βισκοελαστικά ( σκυρόδεμα )

13 Διαγράμματα τάσεων - παραμορφώσεων

14 Αντοχή σε Εφελκυσμό ( σ z ) Αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντοχή που παρουσιάζει το υλικό, όταν υποβάλλεται σε εφελκυστική αξονική καταπόνηση S σ z > 0 Η αντοχή σε εφελκυσμό μετριέται συνήθως σε MPa και η επιφάνεια σε mm 2

15 Συμπεριφορά σε συνεχώς αυξανόμενη εφελκυστική τάση Ελαστική συμπεριφορά Πλαστική συμπεριφορά Καταστροφική

16 Ελαστική συμπεριφορά

17 Συντελεστής Εγκάρσιας συστολής Λόγος Poison μ εq = εγκάρσια παραμόρφωση εl = διαμήκης παραμόρφωση

18 Ιξώδης συμπεριφορά Ιξώδης είναι η ρεολογική συμπεριφορά των υλικών σε υγρή κατάσταση και μελετάται με τη βοήθεια ειδικού οργάνου του βισκοσιμετρου. Για τα ιδανικά ιξώδη υγρά υπάρχει αναλογία μεταξύ της διατμητικής τάσης τ και της ταχύτητας διατμητικής παραμόρφωσης γ. Το ιξώδες (viscosity), n, ορίζεται ως τ = n * γ

19 Βισκοελαστική συμπεριφορά Βισκοελαστικά ονομάζονται τα υλικά των οποίων η παραμόρφωση περιλαμβάνει ελαστικό και ιξώδες μέρος.

20 Ερπυσμός Βισκοελαστική συμπεριφορά Ερπυσμός & Χαλάρωση Ερπυσμός ονομάζεται το φαινόμενο της συνεχούς παραμόρφωσης ενος υλικού υπο την επίδραση σταθερής τάσης με την πάροδο του χρόνου. Χαλάρωση Χαλάρωση ονομάζεται το φαινόμενο της συνεχούς μεταβολής της τάσης για σταθερή παραμόρφωση ενός υλικού με την πάροδο του χρόνου

21 Σκληρότητα Σκληρότητα ονομάζεται η αντίσταση που προβάλλει η επιφάνεια των στερεών υλικών κατά τη διάσπαση της συνέχειας της ή κατά τη μεταβολή του σχήματος της. Υλικο Mohs Τάλκης 1 Απατίτης 5 Αδάμας 10 Ολκιμότητα Η ιδιότητα των υλικών που χαρακτηρίζει την ικανότητα τους να παραμορφώνονται στην ελαστική περιοχή. Υλικά με πολύ μικρή ολκιμότητα : ψαθυρά

22 Θραύση (Rupture) Ψαθυρά (brittle) Ελατά (ductile) Ελατά=επιτυγχάνουν μεγάλη πλαστική παραμόρφωση πριν τη θραύση

23

24