تقرير مشروع تصميم ميكانيكا الهندسة
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 تصنيف 5.00 (الأصوات 2)

المقدمة

فهم المواد في الميكانيكا أمر بالغ الأهمية في تطبيق المواد في الميكانيكا. وقد أدت هذه الحقيقة إلى التحقيق في جسر تروس لتحديد السبب في أنها تنحرف بشكل دائم تحت حمولة أعلى من المواصفات المسموح بها (آشبي). يستلزم الاختبار بشكل رئيسي تحديد أسباب فشل جسر الجمالون بسبب التحميل. سيستلزم الاختبار بشكل رئيسي تحميل جسر الجمالون وجمع البيانات ذات الصلة لتجميع معامل يونج ، إجهاد العائد وضغوط الشد القصوى. سيتم إجراء هذه الاختبارات عدة مرات لزيادة دقة البيانات التي يتم الحصول عليها. تعرض هذه الوثيقة البيانات الأولية التي تم الحصول عليها ، وتقرير الإخفاق ومناقشة اختبار المواد.

تهدف التجارب إلى التعرف على العلاقة بين الحمل وانحراف الحزم المختلفة التي تشكل جسر الجمالون. كما يهدف إلى استكشاف نظرية معامل الشباب للمواد التي تتكون من الحزم. والتجارب التي سيتم الاضطلاع بها هي جهاز اختبار الانحناء ، والانحراف عن ناتئ وانحراف عن حزمة مدعومة ببساطة. سيشمل اختبار الانحناء تحميل الكتل على عمود يتم دعمه بين مشابك جهاز الحفر وقياس علاقات انحراف الحمولة. سيشمل انحراف تجربة الكابول انحرافًا عن شعاع ناتئ من الصلب والألمنيوم. وأخيرًا ، يستلزم انحراف تجربة شعاع مدعومة ببساطة التحقق من انحراف شعاع مدعوم ببساطة للصلب والألمنيوم.

ملخص تنفيذي

تهدف الاختبارات إلى شرح فشل جسر الجمالون باستخدام المبادئ الهندسية. شهد الجسر انحرافًا دائمًا تحت حمولة أعلى من المواصفات المسموح بها. تضمنت طرق الاختبار اختبار شد المواد المعدنية. تم الاختبار في درجة حرارة الغرفة مع المعادن الموصلة إلى أشعة. كان الاختبار يهدف بشكل رئيسي إلى إنشاء معامل يونغ ، إجهاد العائد وضغوط الشد القصوى من الحزم مما يجعل جسر الجمالون. تم صنع أعضاء التروس من الفولاذ المقاوم للصدأ الملدن 405 (معامل المرونة = 200 GPa ، قوة الغلة = 170 MPa ، قوة الشد القصوى = 415 MPa). تم العثور على طول الدعامات تقريبًا على مقياس 80 ، ويبلغ ارتفاعها تقريبًا عدد 6 متر. كل خليج الجمالون متساوى في الحجم (دولي). يتكون أعضاء الوتر السفلي من الأقسام المربعة 40x40 مم ، وجميع أعضاء الجمالون الآخرون 80x80 mm مربعات.

تم إجراء الاستثناءات لهذه الاختبارات على الأعضاء الأفراد حيث كان من الضروري الاستنتاج بأن الأعضاء سيعملون مع مناطق الضغط والإجهاد المسموح بها. كما افترض أن الأعضاء غير مرنين ، وبالتالي يمكن أن يتعرضوا للكسر عندما يتم تجاوز حدود المرونة. تم اعتبار درجة حرارة الغرفة 10 إلى 38 ° C. تم تحويل جميع القيم إلى وحدات SI.

تهدف المختبرات بشكل رئيسي إلى اختبار عضوين من الجسر. أعضاء الشد والانضغاط. تم اختبار الحزمتين المختلفتين (ناتئ ومعزز ببساطة) تحت أحمال مختلفة للحصول على انحراف الحمل ، مما يثبت أن الجسر الذي ينحرف بشكل دائم تحت الحمل أعلى من المواصفات المسموح بها. النتائج من حساب الاختبار من معامل الشباب بدقة. أثبت هذا الاختبار أنه مفيد في تحديد معامل يونغ لمواد الحزم ، وبالتالي يقدم نتائج متفوقة مقارنة باختبار الشد. يكون الضغط في الأعضاء (90x90) التوتر والضغط (80x80) أعلى من المسموح به من قبل خصائص المادة. تسبب ارتفاع ضغط أعلى من نقطة الغلة تشوه القطر وبالتالي تشوه منطقة المقطع العرضي للعضو في حين خفض التوتر قطر العضو.

كانت حسابات معامل يونغ لإنشاء نقطة العائد من المادة قادرة على إثبات أن الجسر سوف يستسلم للكتل التي تم إدخالها في وسط الجسر. وكانت النتيجة هي أنه كان من السهل تجاوز نقطة العائد عند إدخال قوة الانضغاط. مناقشة اختبار المواد

لاختبار سلوك مواد عضو جسر الجمالون ، نقوم باختبار الضغط واختبار الشد (Peixoto ، Sousa and Restivo). كانت العناصر الرئيسية التي تم اختبارها هي معامل يونغ ، إجهاد العائد وضغط الشد النهائي للمواد المحتملة لاستخدامها لبناء جسر جديد. كانت تجربة الانحناء فعالة في الحصول على قيم دقيقة لحساب معامل يونغ. ببساطة مدعومة كان غير مرغوب فيه قليلا.

معامل يونج

فيما يلي أبعاد العوارض المستخدمة في مادة التجربة

AWB تصميم تقرير المشروع لميكانيكا الهندسة

كانت الحزم تنحرف بالاتفاق مع نظرية شعاع أويلر بيرنولي. سيتم النظر في المبادئ لكل من عمليات الإعداد للتجربة. كان لحزمة ناتئ الحد الأقصى للانحراف يحدث في الطرف الحر من الحزمة ، وفي الحزمة المدعومة ببساطة يحدث في مركز الشعاع. لحساب الحد الأقصى للانحراف من ناتئ والحزمة المدعومة ببساطة يمكن استخدام المعادلات التالية.

AWB تصميم تقرير المشروع لميكانيكا الهندسة

L هو طول العارضة (mm)

E هو معامل يونغ (GPa أو N / mm2)

P هو الحمل (نيوتن)

أنا لحظة 2nd من القصور الذاتي (mm4)

الشكل أدناه يمثل انحراف التجربة في التجربتين.

يمثل معامل يانج ميل المنحدر في منحنى الإجهاد والانفعال. لتحديد المعامل الصغير من الاختبارات ، نرسم العلاقة بين الحمل والانحراف الناتج وبالتالي نحصل على منحدر الرسم البياني. يعامل المؤامرة علاقة خطية y = bx + c نحصل على المعادلات التالية.

من التجربة ، نقوم أولاً بحساب اللحظة الثانية من القصور الذاتي حتى نتمكن من الحصول على الانحراف

من القراءات المذكورة أعلاه يمكننا حساب اللحظة الثانية من القصور الذاتي

للحصول على الحد الأقصى من الانحرافات

يمكن استخدام الانحراف المتحصل عليه لتحديد معامل يونغ لمواد الحزم.

عقارات قيمتك وحدة
معامل يونج 46.025 المعدل التراكمي
0.2٪ دليل الإجهاد 283.07 ميجا باسكال
التوتر الشد في نهاية المطاف 348.54 ميجا باسكال
إجهاد هندسي عند نقطة التقاء 22.26 %
ليونة 33.4599 %

لتصميم الحزم ، نرتب الإمتدادات الخاصة بالحزم مقابل الأحمال.

MS Blackform

SS 304
آل 5005
آل 5052
SS 304

إجهاد الغلة وإجهاد الشد النهائي

يستخدم اختبار الشد لقياس الخواص الميكانيكية للحزم. وهي تتعلق بتأثير حمل الشد على الاستطالة (تغيير في الطول) لحزم الجسر. لتحليل كامل للمواد من الحزم نراقب سلوكهم تحت التوتر والضغط (G ، Totten و MacKenzi). كان الافتراض للتوتر والضغط يعملان على قيمة المادة الثابتة. يتم تطبيق صيغة الإجهاد والتشوه على أعضاء الجسر في التوتر والضغط وبالتالي تحديد تأثير التحميل على الحزم. تختلف مقاومة الانضغاط للمواد عن قوة الشد الخاصة بها. من مخططات الإجهاد والانفعال ، فإن معامل المرونة هو نفسه بالنسبة للتوتر والضغط. ولكن من النتائج ، كانت قوة الضغط من الألمنيوم مرتين من الفولاذ. تم إجراء اختبار الضغط دون التفريغ وبالتالي كان سلوك الحزم هو نفسه تقريبا في الضغط والتوتر.

يصبح معامل المرونة ، الإجهاد العائد والضغط النهائي متساويين.

من الإجهاد والتوتر على الطول الأصلي لطول الحزمة للعينة التي تم الحصول عليها من الجمالون وموازنة استطالة الحزمة (التغير في طول الحزمة) مقسومًا على طول الحزمة الأصلية. بما أن كل من الإجهاد والتوتر لديهم وحدات طول ، فإن السلالة لها وحدات بدون أبعاد ويعبر عنها بشكل أساسي بالأمتار والميليمتر. يمكن التعبير عن الإجهاد الشائع على أنه إجهاد هندسي كنسبة مئوية أو استطالة في المائة (M).

سلالة هندسية = إجهاد هندسي x 100٪

ينتج عن مخطط الضغط مقابل رسم إجهاد منحنى يكون عادة خطيًا ويتبع العلاقة. تستند هذه العلاقة الخطية إلى قانون هوك ، ولها نقطة العائد تمثل تشوهًا مرنًا. إزالة الحمولة في منطقة الحزمة ، سوف يستعيد العضو شكله الأصلي دون تشوه دائم. إن انحناء المنحنى هو معامل المرونة أو معامل يونغ ، وهو مماثل لثابت الربيع. تختلف المواد في معامل الشباب بسبب الاختلاف في السندات ، لا يتأثر معامل يونغ بالهيكل المجهر ولكنه يتأثر تمامًا بقوة الربط التي تحمل الذرات في البنية. عندما يزيد الحمل يزداد مستوى الضغط إلى النقطة التي تتجاوز الحد المرن ، إذا تجاوز الإجهاد الإجهاد العائد والتشوه الدائم للحزم. يعرف التشوه الدائم باسم تشوه البلاستيك بسبب نوع السلوك في الهيكل. من الصعب تحديد النقطة الدقيقة حيث يحدث التغيير من السلوك المرن إلى البلاستيك. عادة ما يتم استخدام طريقة إزاحة 0.2٪ لتقدير هذه النقطة. يتم رسم خط موازٍ للمنحنى المرن من خلال السلالة ، وتحدِّد نقطة التقاطع مع منحنى الإجهاد والانفعال الإجهاد الناتج. التوتر الشد النهائي هو الحد الأقصى من الإجهاد في الرسم البياني الإجهاد الهندسي. ستشهد الحزم في نهاية المطاف تشوهًا كبيرًا في البلاستيك بعد التحميل المفرط ، ثم ستخضع في النهاية للتشوه الموضعي المعروف باسم تقويس العنق قبل الفشل النهائي. المنطقة هي نتيجة لعدم الاستقرار التشوه وبعد تشكيله ، وبالتالي فإن أي تشويه يقتصر على هذه المنطقة. عند هذه النقطة فإن الضغط الحقيقي المطلوب لسحب الحزم إلى الفشل يتزايد باستمرار حتى الكسر. ولكن ، بما أن الإجهاد يتم حسابه باستخدام المقطع العرضي الأصلي للحزم بعد التعثر ، فإن قيمة الإجهاد الهندسي تنخفض. تتميز ليونة الحزمة إما بالسلالة إلى الفشل أو بالتغير في الطول. إذا حدثت معنويات كبيرة قبل حدوث الكسر ، فإن النسبة المئوية للتغير في أبعاد الحزم ستكون مقياسًا واضحًا لمداهية الحزم.

استنتاجات

تهدف التجارب إلى إنشاء ليونة العوارض لاستخدامها في جسر الجمالون. العلاقة بين الحمل وانحراف الحزم التي تشكل جسر الجمالون. كانت التجربة قادرة على اختبار نظرية معامل الشباب للمواد التي تشكل العوارض. وشملت التجارب التي أجريت حتى الآن جهاز اختبار الانحناء ، والانحراف عن ناتئ وانحراف عن حزمة مدعومة ببساطة. تضمن اختبار الانحناء تحميل الكتل على شعاع مدعوم بين مشابك جهاز الحفر وقياس علاقات انحراف الحمولة. يتضمن انحراف تجربة ناتئ انحرافًا عن شعاع ناتئ من الصلب والألمنيوم. وأخيراً ، استلزم انحراف تجربة الحزمة المدعومة ببساطة التحقق من انحراف الحزمة المدعومة ببساطة من الفولاذ والألمنيوم

إن معامل يونغ ، هو مقياس لتشوه مادة الحزم استجابةً لقوة تطبيقية تسبب الإجهاد على الحزم ، هو متغير أساسي يجب مراعاته عند تصميم وأنظمة الهندسة الميكانيكية مثل الجسر أو المباني. معامل يونغ هو التدرج لمنحنى الإجهاد والانفعال. قمنا بتصميم واستخدام المشابك لعقد الحزم وذلك لقياس معامل يونغ من الألومنيوم والصلب الحزم. تم تثبيت الحزم في نهاية واحدة مع كتل مثبتة ، ويتم تعليق الطرف الآخر مع الحمل للتسبب في الإجهاد والتوتر وذلك لتوفير بيانات للتصميم. تطبيق الكتلة على الحزم يمتد شعاعا ويسبب شعاع إلى الانحراف. تتناسب كمية الانحراف مع الحمل المطبق على الحزم. تم العثور على السلالة عن طريق انحراف الحزم مقسوما على طول الأولي من شعاع بينما ؛ يمكن العثور على الإجهاد باستخدام مقدار القوة المطبق مقسومًا على منطقة المقطع العرضي للحزمة. ثم يتم رسم الرسم البياني الإجهاد والانفعال ، ويتم تحديد معامل يونغ باستخدام منحدر الرسم البياني.

مستشهد الأعمال

آشبي ، ام. اختيار المواد في التصميم الميكانيكي. Butterworth-Heinemann: oxford، 1999. طباعة.

G، Totten، G Totten and D MacKenzi. "دليل الألومنيوم". التعدين والعمليات الفيزيائية (2003): 403. طباعة.

الدولية ، ASTM. طرق الاختبار القياسية لاختبار التوتر من المواد المعدنية. الكتاب السنوي. West Conshohocken: ASTM International، 2015. طباعة.

م ، Radovic. "مقارنة بين تقنيات تجريبية مختلفة لتحديد الخصائص المرنة للمواد الصلبة." علوم وهندسة المواد (2004): 368. طباعة.

Peixoto ، دانيال ، وآخرون. تقرير مودول يونج: طرق مختلفة. المؤتمر الدولي حول الميكانيكا التجريبية. porto: قسم الهندسة الميكانيكية (DEMec) ، جامعة بورتو ، البرتغال ، 2012. طباعة.

المرفقات:
قم بتقديمالوصفحجم الملف
قم بتنزيل هذا الملف (design_project_report_for_engineering_mechanics.pdf)تقرير مشروع تصميم ميكانيكا الهندسةتقرير مشروع تصميم ميكانيكا الهندسة358 ك.

المزيد من كتابات العينة

عرض خاص!
استعمل القسيمة: UREKA15 للحصول على 15.0٪.

كل الطلبات الجديدة على:

الكتابة وإعادة الكتابة والتحرير

اطلب الآن