דו"ח פרויקט תכנון עבור מכניקה הנדסית
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5.00 דירוג (הצבעות 2)

מבוא

הבנת החומרים במכניקה היא קריטית ביישום החומרים במכניקה. עובדה זו הובילה לחקירת גשר מסבך כדי לקבוע מדוע הוא מוטה לצמיתות תחת עומס כי הוא גבוה יותר מאשר מפרט מותר (אשבי). הבדיקה כוללת בעיקר את הקמת הסיבות לכישלון של גשר מסבך עקב הטעינה. הבדיקה תהיה כרוכה בעיקר טעינה של גשר מסבך לאסוף נתונים רלוונטיים עבור אוסף של מודולוס יאנג, מתח התשואה ואת המתח מתיחה האולטימטיבי. בדיקות אלה ייעשו בחומרה כדי להגביר את הדיוק של הנתונים שהתקבלו. מסמך זה מציג את הנתונים הגולמיים שהושגו, את דוח הכישלון ואת הדיון בבדיקת החומר.

הניסויים נועדו להכיר את הקשר בין עומס סטיה של הקורות השונות המרכיבות את גשר מסבך. היא גם שואפת לבחון את התיאוריה של מודולוס הצעירים של החומרים המרכיבים את הקורות. הניסויים שיבוצעו הם מתקן לבדיקת עיקול, סטייה של שלוחה והסטה של ​​קרן בעלת תמיכה פשוטה. מבחן הכפיפה יהיה כרוך בהעמסה של מסים על מוט הנתמך בין מלחציים של המתקן ומדידת יחסי ההטיה של העומס. סטייה של ניסוי קונסולרי יהיה כרוך סטיה של קרן קנטילבר עבור פלדה ואלומיניום. לבסוף, סטיה של ניסוי קרן פשוט נתמך כרוך לחקור את ההסטה של ​​קרן נתמך פשוט עבור פלדה ואלומיניום.

תקציר מנהלים

המבחנים משתדלים להסביר את הכישלון של גשר מסבך באמצעות עקרונות הנדסיים. הגשר חווה סטייה קבועה תחת עומס גבוה מהמפרט המותר. שיטות הבדיקה הכרוכות בבדיקת המתח של חומרים מתכתיים. הבדיקה נעשתה בטמפרטורת החדר עם מתכות מזויפות אל הקורות. הבדיקה נועדה בעיקר להקים את מודולוס יאנג, מתח התשואה ואת המתח מתיחה האולטימטיבי של הקורות עושה גשר מסבך. חברי המסלול היו עשויים annealed כיתה נירוסטה בכיתה 405 (מודולוס של גמישות = 200 GPA, כוח תשואה = 170 MPA, Ultimate מתיחה כוח = 415 MPA). אורכו של המסלול נמצא כ 80 מטרים, ואת הגובה להיות כ 6 מטרים. כל מפרץ מסבך שווה בגודל (הבינלאומי). חברי אקורד התחתון מורכב 40x40 מ"מ חלקים מרובעים, וכל חברי מסבך אחרים הם 80x80 מ"מ חלקים מרובעים.

החריגים לבדיקות אלה נעשו עבור כל אחד מהחברים, שם היה הכרחי להגיע למסקנה שהחברים יפעלו עם אזורי הלחץ והמתח המותרים שלהם. כמו כן, הניחו החוקרים שאינם גמישים, ולכן הם עלולים לחוות שבר בעת חריגה מהגבולות האלסטיים שלהם. טמפרטורת החדר נחשב 10 ל 38 ° C. כל הערכים הומרו ליחידות ה- SI.

המעבדות נועדו בעיקר לבדיקת שני חברי הגשר; את מתיחה וחברי הדחיסה. שתי קורות שונות (שלוחה ופשוט נתמך) נבדקו תחת עומסים שונים קבלת סטיה לטעון ובכך לקבוע כי הגשר לצמיתות דפטקטס תחת עומס גבוה יותר מאשר מפרט מותר. התוצאות של חישוב המבחן של מודולוס הצעיר במדויק. בדיקה זו הוכיחה תועלת בקביעת מודולוס של יאנג של החומר של הקורות ולכן להציע תוצאות מעולה לעומת הבדיקה מתיחה. הלחץ הן ב (90x90) מתח המתח ואת דחיסה (80x80) גבוה יותר מזה מותר על ידי תכונות החומר. דחיסה גבוהה יותר מאשר נקודת התשואה גרמה דפורמציה של הקוטר ומכאן עיוות שטח חתך של החבר בזמן שהמתח הקטינה את הקוטר של החבר.

החישובים עבור מודולוס של יאנג כדי לקבוע את נקודת התשואה של החומר היה מסוגל לקבוע כי הגשר היה נכנע להמונים הציג במרכז הגשר. הממצא היה כי נקודת התשואה היה בקלות להיות חריגה כאשר כוח דחיסה הוצג. חומרים בדיקה דיון

כדי לבדוק את ההתנהגות של החומרים של החבר של גשר מסבך, אנחנו עושים בדיקת דחיסה הבדיקה מתיחה (Peixoto, סוסה רסטיבו). המרכיבים העיקריים שנבדקו היו מודולוס של יאנג, מתח תשואה ומתח מתיחה האולטימטיבי של חומרים פוטנציאליים לשמש לבניית גשר חדש. ניסוי כיפוף היה יעיל בקבלת ערכים מדויקים לחישוב מודולוס של יאנג. פשוט נתמך היה קצת לא רצוי.

מודולוס של יאנג

להלן הממדים של הקורות המשמשות בחומר הניסוי

AWB עיצוב דו"ח הפרויקט עבור מכניקה הנדסה

הקורות היו מוסטות בהסכמה עם תיאוריה קרן אוילר ברנולי. העקרונות יובאו בחשבון הן עבור העליות הקבועות של הניסוי. הקורה שלוחה היה הסטייה המקסימלית מתרחשת בקצה החופשי של הקורה, ובקר פשוט נתמך זה קורה במרכז הקורה. כדי לחשב את סטיה מקסימלית של שלוחה ואת קרן פשוט נתמך המשוואות להלן ניתן להשתמש.

AWB עיצוב דו"ח הפרויקט עבור מכניקה הנדסה

L הוא אורך הקורה (מ"מ)

E הוא מודולוס של יאנג (GPa או N / mm2)

P הוא העומס (ניוטונים)

אני רגע 2nd של אינרציה (mm4)

הנתון שלהלן מייצג את הסטיה שחוותה בשני הניסויים.

המודולוס של יאנג מייצג את שיפוע הקו בעקומת מתח-מתח. כדי לקבוע את מודולוס צעיר מן הבדיקות אנו מתווים את הקשר בין העומס לבין סטיה וכתוצאה מכך להשיג את המדרון של הגרף. טיפול בחלקה קשר ליניארי y = bx + c אנו משיגים את המשוואות הבאות.

מן הניסוי, אנחנו הראשונים לחשב את הרגע השני של אינרציה כדי להיות מסוגל לקבל את סטיה

מן הקריאות לעיל אנו יכולים לחשב את הרגע השני של אינרציה

כדי להשיג את ההסטיות המקסימליות

סטיה המתקבל ניתן להשתמש כדי לקבוע את מודולוס יאנג של החומר של הקורות.

נכס הערך שלך יחידה
מודולוס של יאנג 46.025 ממוצע ציונים
0.2% מתח הוכחה 283.07 מגפ"ס
מתח מתיחה אולטימטיבי 348.54 מגפ"ס
הנדסה זן בנקודת necking 22.26 %
משיכות 33.4599 %

כדי לעצב את הקורות אנו מתכננים את הרחבות בהתאמה של הקורות נגד העומסים.

MS Blackform

SS 304
אל 5005
אל 5052
SS 304

מתח תשואה מתח מתיחה האולטימטיבי

הבדיקה מתיחה משמש למדידת תכונות מכניות של הקורות. זה מתייחס את ההשפעות של עומס מתיחה על הארכה (שינוי אורך) של קורות הגשר. כדי לנתח באופן מלא את החומר של הקורות אנו עוקבים אחר ההתנהגות שלהם תחת מתח ודחיסה (G, Totten ו MacKenzi). ההנחה למתח ולדחיסה פעלה לערך קבוע החומר. נוסחת המתח והדפורמציה שפותחה מוחלת על חברי הגשר במתח ובדחיסה ומכאן הקמת השפעת הטעינה על הקורות. חוזק הדחיסה של החומרים שונה מכוחם המתוח. מן המתח מתח מתח, מודולוס של הגמישות הוא זהה עבור המתח והדחיסה. אבל מהתוצאות, כוח הדחיסה של האלומיניום היה כפול מזה של פלדה. בדיקת דחיסה נערכה ללא פריקה ולכן ההתנהגות קורות היה כמעט זהה דחיסה המתח.

מודולציה של גמישות, מתח התשואה ואת הלחץ האולטימטיבי להיות שווה.

מן המתח ואת הלחץ על אורך המקורי של אורך הקרן של המדגם המתקבל מסבך ו שווה את התארכות של קרן (השינוי באורך הקורה) מחולק באורך המקורי של הקורה. מאז המתח הן מתח יש יחידות של אורך, המתח יש יחידות ללא מימדים והוא בא לידי ביטוי בעיקר מטרים מילימטר. זן נפוץ יכול לבוא לידי ביטוי כמו זן הנדסי כמו זן אחוזים או התארכות אחוז (M).

זן הנדסי = זן הנדסי x 100%

העלילה של הלחץ לעומת דיאגרמת זן התוצאות עקומה כי הוא בדרך כלל ליניארי עוקב את הקשר. מערכת יחסים ליניארית זו מבוססת על חוק הוק ויש לה נקודת תשואה המייצגת עיוות אלסטי. הסרת העומס באזור של קרן, החבר יהיה להחזיר את צורתו המקורית ללא עיוות קבוע. שיפוע העקומה הוא מודולוס הגמישות או מודולוס יאנג, הדומה לקבוע האביב. חומרים שונים מודולוס צעיר בשל ההבדל של האג"ח, חומר של מודולוס יאנג אינו מושפע מיקרו אבל מושפע לחלוטין על ידי כוח הקשר מחזיק את האטומים במבנה. כאשר העומס מגדיל את רמת הלחץ הוא גדל לנקודה מעבר לגבול אלסטי, אם הלחץ עולה על הלחץ תשואה דפורמציה קבועה של קורות להתרחש. העיוות הקבוע ידוע בשם דפורמציה פלסטית בשל סוג של התנהגות במבנה. קשה לקבוע את הנקודה המדויקת שבה מתרחש השינוי מתנהגות אלסטית לפלסטית. השיטה של ​​היסט 0.2% משמשת בדרך כלל להערכת נקודה זו. קו מקביל לעקומה הגמישה נמשך דרך המתח, ונקודת החיתוך עם עקומת המתח-מתח מגדירה את לחץ התשואה. הלחץ מתיחה האולטימטיבי הוא הלחץ המרבי בדיאגרמה מתח מתח הנדסה. הקורות יחוו בסופו של דבר עיוות פלסטיק נרחב לאחר טעינה מופרזת, ולאחר מכן בסופו של דבר לעבור דפורמציה מקומית המכונה necking לפני הכישלון האולטימטיבי. האזור הוא תוצאה של חוסר יציבות דפורמציה לאחר היווצרותו, ומכאן כל דפורמציה מוגבלת לאזור זה. בשלב זה הלחץ האמיתי הנדרש כדי למשוך את הקורות לכישלון כל הזמן גדל עד שבר. אבל, מאז הלחץ מחושב באמצעות חתך המקורי של הקורות לאחר necking מתרחשת את הערך של מתח הנדסי פוחתת. הליכות של קרן מאופיינת גם על ידי המתח לכישלון או את אחוז השינוי באורך. אם צוואר משמעותי מתרחש לפני שבר, אחוז השינוי בממד הקורות יהיה מדד ברור של משיכות של הקורות.

מסקנות

הניסויים שואפים להקים את משיכות של הקורות לשמש בגשר מסבך. הקשר בין העומס והסטיה של הקורות המרכיבות את גשר המסבך. הניסוי היה מסוגל לבחון את התיאוריה של מודולוס הצעירים של החומרים המרכיבים את הקורות. הניסויים שבוצעו עד כה הכרוכים בבדיקת הבדיקות, ההסטיה של שלוחה והסטה של ​​קרן נתמכת. מבחן הכפיפה היה כרוך בהעמסה של מסות על קורה הנתמכת בין מלחציים של המתקן ומדידת יחסי ההטיה של העומס. סטייה של ניסוי קונסטליבר כללה סטייה של קרן קסטילבר עבור פלדה ואלומיניום. לבסוף, סטיה של ניסוי קרן פשוט נתמך כרוך לחקור את סטיה של קרן נתמך פשוט עבור פלדה ואלומיניום

המודול של יאנג, הוא מדד של דפורמציה של חומר הקורות בתגובה כוח מיושם גורם ללחץ אל הקורות, הוא משתנה היסוד שיש לקחת בחשבון בעת ​​תכנון ומערכות הנדסיות מכניות כמו גשר או מבנים. מודולוס של יאנג הוא שיפוע של עקומת המתח. עיצבנו והשתמשנו במלחציים כדי להחזיק את הקורות כדי למדוד את מודולוס יאנג של אלומיניום וקורות פלדה. הקורות היו מתוח בקצה אחד עם בלוקים הידוק, ואת הקצה השני הוא מושעה עם העומס כדי לגרום ללחץ ואת המתח על מנת לספק נתונים עבור העיצוב. היישום של מסה אל הקורות משתרע קרן וגורם קרן להסיט. כמות ההסטה היא יחסית לעומס המופעל על הקורות. המתח נמצא על ידי סטיה של הקורה מחולק באורך הראשוני של הקורה ואילו; את הלחץ ניתן למצוא באמצעות כמות הכוח ליישם מחולק שטח חתך של הקורה. לחץ על מתח המתח הוא אז זממו, ואת מודול של יאנג נקבע באמצעות שיפוע של הגרף.

רשימת מקורות

אשבי, ז. בחירת חומרים בעיצוב מכני. Butterworth-Heinemann: אוקספורד, 1999. הדפס.

G, טוטן, G טוטן ו- D MacKenzi. "מדריך של אלומיניום ,." פיסיקלית מטלורגיה ותהליכים (2003): 403. הדפס.

הבינלאומי, ASTM. שיטות בדיקה סטנדרטיות למבחן המתח של חומרים מתכתיים. ספר שנתי. מערב Conshohocken: ASTM הבינלאומי, 2015. הדפס.

M, Radovic. "השוואה של טכניקות שונות ניסיוני לקביעת תכונות אלסטיות של מוצקים." חומרים מדע והנדסה (2004): 368. הדפס.

Peixoto, Daniel, et al. קביעת מודולוס של יאנג: שיטות שונות. כנס בינלאומי על מכניקה ניסיונית. porto: המחלקה להנדסת מכונות (DEMec), אוניברסיטת פורטו, פורטוגל, 2012. הדפס.

קבצים מצורפים:
שלחתיאורגודל הקובץ
הורד קובץ זה (design_project_report_for_engineering_mechanics.pdf)דו"ח פרויקט תכנון עבור מכניקה הנדסיתדו"ח פרויקט תכנון עבור מכניקה הנדסית358 kB

עוד דוגמאות כתיבה

הצעה מיוחדת!
השתמש קופון: UREKA15 כדי לקבל הנחה של 15.0%.

כל ההזמנות החדשות ב:

כתיבה, שכתוב ועריכה

הזמן עכשיו