enarzh-CNfrdeiwjanofaptruessv
Design prosjektrapport for Engineering Mechanics
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 5.00 (2 Votes)

Introduksjon

Forståelse av materialer i mekanikk er avgjørende for anvendelsen av materialene i mekanikken. Dette faktum har ført til undersøkelsen av en taubro for å fastslå hvorfor den er permanent avbøyet under en belastning som er høyere enn den tillatte spesifikasjonen (Ashby). Testen innebærer hovedsakelig å opprette årsakene til at en trussbro skyldes belastning på grunn av belastning. Testen vil i stor grad innebære lasting av trussbroen og samle inn data som er relevante for sammenstillingen av Youngs modul, utspenning og maksimal strekkspenning. Disse testene vil bli utført separat for å øke nøyaktigheten av dataene som er innhentet. Dette dokumentet viser de oppnådde rå dataene, feilrapporten og materialetestdiskusjonen.

Forsøkene tar sikte på å bli kjent med forholdet mellom belastning og avbøyning av de forskjellige bjelker som utgjør trussbroen. Det tar også sikte på å utforske teorien om ungmodul av materialene som omfatter bjelkene. Eksperimentene som vil bli utført er bøyetestingsrigget, avbøyningen av en cantilever og avbøyning av en enkelt støttet stråle. Bøyeprøven vil innebære lasting av masse på en aksel støttet mellom klemmer av en rigger og måling av belastningsdebøyningsforholdene. Avbøyningen av et cantilever-eksperiment vil innebære avbøyning av en cantilevered stråle for stål og aluminium. Endelig innebærer avbøyningen av et enkelt støttet stråleforsøk undersøkelsen av en enkelt støttet stråle for stål og aluminium.

Kortfattet sammendrag

Testerne forsøker å forklare sviktet på trussbroen ved hjelp av ingeniørprinsipper. Broen opplevde permanent avbøyning under en belastning som er høyere enn den tillatte spesifikasjonen. Testmetodene involverte testing av spenningen av metalliske materialer. Testen ble utført ved romtemperatur med metallene smidd inn i bjelker. Prøven var hovedsakelig rettet mot å etablere Youngs modul, utspenningspress og maksimal strekkspenning i bjelkene som gjorde trussbroen. Medlemmene av trussen ble laget av glødet rustfritt stål klasse 405 (Modulus of Elasticity = 200 GPa, Yield Strength = 170 MPa, Ultimate Tensile Strength = 415 MPa). Lengden på trussen ble funnet å være omtrent 80 meter, og høyden til omtrent 6 meter. Hver truss bay er lik i størrelse (International). De nederste akkordmedlemmene består av 40x40 mm kvadratiske seksjoner, og alle andre trussmedlemmer er 80x80 mm firkantede seksjoner.

Unntakene til disse tester ble gjort for de enkelte medlemmene hvor det var viktig å konkludere med at medlemmene ville operere med deres tillatte stress- og belastningsområder. Medlemmene ble også antatt å være ikke-elastiske, derfor kan de oppleve brudd når deres elastiske grenser overskrides. Romtemperatur ble ansett å være 10 til 38 ° C. Verdiene ble alle konvertert til SI-enhetene.

Laboratoriene rettet hovedsakelig på å teste de to medlemmene av broen; strekk- og kompresjonsdelene. De to forskjellige bjelkene (cantilever og de enkelt støttede) ble testet under forskjellige belastninger som oppnådde lastdebøyningen og dermed fastslå at broen permanent avleder under belastning er høyere enn den tillatte spesifikasjonen. Resultatene fra testberegningen av ungens modul er nøyaktig. Denne testen viste seg nyttig ved å bestemme Youngs modul av materialet i bjelkene og gir dermed overlegne resultater i forhold til strekkprøven. Stresset både i (90x90) spenningselementene og (80x80) komprimeringen er høyere enn det som er tillatt av materialegenskapene. En høyere komprimering høyere enn utbyttepunktet forårsaket deformasjon av diameteren og dermed forvrengende tverrsnittsareal av elementet mens spenningen reduserte diameteren til elementet.

Beregningene for Youngs modul for å etablere utbyttepunktet til materialet var i stand til å fastslå at broen ville bukke seg for massene introdusert i midten av broen. Funnet var fordi avkastningspunktet enkelt kunne overskrides når kompresjonskraft ble introdusert. Materialtesting Diskusjon

For å teste oppførselen til materialene til medlemmet av taubroen, gjør vi en kompresjonstest og strekkprøve (Peixoto, Sousa og Restivo). Hovedelementene som skal testes var Youngs modul, utspenningsspenning og maksimal strekkspenning av potensielle materialer som skal brukes til å bygge en ny bro. Bøyingsforsøket var effektivt for å oppnå nøyaktige verdier for beregning av Youngs modul. Den enkelt støttede var litt uønsket.

Youngs modul

Følgende er dimensjonene til bjelkene som brukes i forsøksmaterialet

AWB Design prosjektrapport for Engineering Mechanics

Bjelkene ble avbøyet i samsvar med Euler-Bernoulli stråle teori. Prinsippene vil bli vurdert for både oppstart av eksperimentet. Cantilever-strålen hadde den maksimale avbøyning på den frie enden av strålen, og i den enkelt støttede strålen forekommer det i midten av strålen. For å beregne maksimal avbøyning av cantilever og den enkelt støttede strålen, kan de følgende ligningene benyttes.

AWB Design prosjektrapport for Engineering Mechanics

L er lengden på strålen (mm)

E er Youngs modul (GPa eller N / mm2)

P er lasten (Newtons)

Jeg er det 2ende treghetsmomentet (mm4)

Figuren nedenfor representerer avbøyningen opplevd i de to forsøkene.

Youngs modul representerer helling av linjen i en stress-belastningskurve. For å bestemme den unge modulen fra testene plotter vi forholdet mellom lasten og den resulterende avbøyning og dermed oppnår gradenes helling. Behandling av plottet et lineært forhold y = bx + c vi får følgende ligninger.

Fra eksperimentet beregner vi først det andre momentet av tröghet for å kunne oppnå avbøyningen

Fra de ovennevnte avlesningene kan vi beregne det andre momentet av treghet

For å oppnå maksimale avbøyninger

Den oppnådde avbøyning kan benyttes til å bestemme Youngs modul av materialet til bjelkene.

Eiendom Din verdi Enhet
Youngs modul 46.025 GPa
0.2% bevisspenning 283.07 MPa
Ultimat strekkspenning 348.54 MPa
Teknisk belastning ved nakkepunktet 22.26 %
duktilitet 33.4599 %

For å designe bjelkene plotter vi de respektive forlengelsene av bjelkene mot lastene.

MS Blackform

SS 304
Al 5005
Al 5052
SS 304

Yield stress og ultimate strekkspenning

Strekkprøven brukes til å måle de mekaniske egenskapene til bjelkene. Den relaterer effektene av en strekkbelastning på lengdebøyningen av brobjelkene. For å analysere bjelkens materiale fullt ut, overvåker vi deres oppførsel under spenning og komprimering (G, Totten og MacKenzi). Forutsetningen for spenningen og kompresjonen virket for verdien av materialet konstant. Den utviklede stress- og deformasjonsformelen blir påført broens medlemmer i spenning og komprimering og dermed fastslår effekten av lasting på bjelkene. Kompresjonsstyrken til materialene er forskjellig fra strekkstyrken. Fra spenningsbelastningsplottene er elasticitetsmodulen den samme for spenning og kompresjon. Men fra resultatene var trykkfastheten til aluminium to ganger så stor som stål. Kompresjonstesten ble utført uten losning, derfor var strålingens oppførsel nesten den samme i kompresjonen og spenningen.

Elasticitetsmodulet, avlastningsspenningen og det ultimate spenningen blir like.

Fra belastningen og spenningen på den opprinnelige lengden av strålelengden av prøven oppnådd fra trussen og tilsvarer forlengelsen av strålen (forandringen i strålens lengde) dividert med strålens originale lengde. Siden både belastning og stress har lengdeaggregat, har stammen dimensjonsløse enheter og uttrykkes hovedsakelig i meter og millimeter. Vanlig belastning kan uttrykkes som teknikkstamme som en prosentstam eller prosentforlengelse (M).

Ingeniørstamme = ingeniørstamme x 100%

Plottet av stress vs stamme diagrammet resulterer i en kurve som vanligvis er lineær og følger forholdet. Dette lineære forholdet er basert på Hooke's Law og har et utbyttepunkt representerer elastisk deformasjon. Fjerning av lasten i bjelkenes område vil gjenvinne sin opprinnelige form uten permanent deformasjon. Kurvens gradient er elasticitetsmodulen eller Young's Modulus, som ligner en fjærkonstant. Materialer avviger i den unge modulen på grunn av forskjellen i bindingene, et materials Youngs modul er ikke påvirket av mikrostruktur, men påvirkes helt av bindingsstyrken som holder atomer i strukturen. Når belastningen øker, økes spenningsnivået til punktet utenfor elastisk grense, hvis spenningen overstiger avkastningsspenningen og den permanente deformasjonen av bjelkene finner sted. Den permanente deformasjonen er kjent som plastisk deformasjon på grunn av den type oppførsel i strukturen. Det er vanskelig å bestemme det eksakte punktet hvor endringen fra elastisk til plastisk oppførsel skjer. 0.2% offset-metoden brukes vanligvis til å estimere dette punktet. En parallelllinje til den elastiske kurven trekkes gjennom stammen, og kryssingspunktet med spenningsstramningskurven definerer avkastningsspenningen. Den ultimate strekkspenningen er den maksimale spenningen i tegningstest-belastningsdiagrammet. Bjelkene vil i siste instans oppleve omfattende plastisk deformasjon etter overdreven lasting, og etterhvert gjennomgå lokalisert deformasjon kjent som halsing før sluttbrudd. Regionen er som et resultat av deformasjonsstabilitet og etter dannelsen er derfor noen deformasjon begrenset til denne regionen. På dette punktet er det sanne stresset som kreves for å trekke bjelkene, å svikte stadig økende til brudd. Men siden stresset beregnes ved hjelp av det opprinnelige tverrsnittet av bjelkene etter halsing, reduseres verdien av ingeniørspenningen. Strålens duktilitet kjennetegnes enten av belastningen til svikt eller den prosentvise endring i lengde. Hvis det oppstår betydelig halsring før brudd, vil den prosentvise endringen i dimensjonen av bjelkene være et klart mål for duktiliteten til bjelkene.

Konklusjoner

Forsøkene tar sikte på å etablere duktiliteten til bjelkene som skal benyttes i taubroen. Forholdet mellom belastning og avbøyning av bjelkene som utgjør trussbroen. Forsøket var i stand til å teste teorien om ungmodul av materialene som utgjør bjelkene. De eksperimenter som hittil er gjort involvert involverte bøyetestingsrigget, avbøyningen av en cantilever og avbøyning av en enkelt støttet stråle. Bøyingstesten involverte lasting av masser på en bjelke støttet mellom klemmer av en rigger og måling av belastningsdebøyningsforholdene. Avbøyningen av et cantilever-eksperiment involverte avbøyning av en cantilevered stråle for stål og aluminium. Endelig innebar avbøyningen av et enkelt støttet stråleforsøk undersøkelsen av en enkelt støttet stråle for stål og aluminium

Youngs modul, er et mål for deformasjonen av et strålemateriale som svar på en påført kraft som forårsaker stress på bjelkene, er en grunnleggende variabel å vurdere når man designer og maskintekniske systemer som bro eller bygninger. Youngs Modulus er gradienten av stress-belastningskurven. Vi konstruerte og brukte klemmer for å holde bjelkene for å måle Youngs modul av aluminium- og stålbjelker. Bjelkene ble holdt stramt i den ene enden med klemmede blokker, og den andre enden ble suspendert med lasten for å forårsake stress og belastning for å gi data for konstruksjonen. Påføringen av masse til bjelkene strekker strålen og får strålen til å avlede. Mengden av avbøyningen er proporsjonal med belastningen på bjelkene. Stammen er funnet ved avbøyning av strålen dividert med den innledende lengden på strålen mens; spenningen kan bli funnet ved å bruke den kraften som påføres, dividert med bjelkens tverrsnittsareal. Spenningsstrek grafen blir deretter plottet, og Youngs Modulus bestemmes ved hjelp av gravens helling.

Works Sitert

Ashby, M F. Materialvalg i Mekanisk Design. Butterworth-Heinemann: oxford, 1999. skrive ut.

G, Totten, G Totten og D MacKenzi. "Handbook of Aluminum ,." Fysisk metallurgi og prosesser (2003): 403. skrive ut.

Internasjonalt, ASTM. Standard testmetoder for spenningstesting av metalliske materialer. årlig bok. West Conshohocken: ASTM International, 2015. skrive ut.

M, Radovic. "Sammenligning av forskjellige eksperimentelle teknikker for bestemmelse av elastiske egenskaper av faste stoffer." Materialteknologi (2004): 368. skrive ut.

Peixoto, Daniel, et al. JUNGENS MODULUSBESTEMMELSE: FORSKELLIGE METODER. Internasjonal konferanse om eksperimentell mekanikk. porto: Institutt for maskinteknikk (DEMec), Universitetet i Porto, Portugal, 2012. skrive ut.

pin It
Vedlegg:
filetBeskrivelseFilstørrelse
Last ned denne filen (design_project_report_for_engineering_mechanics.pdf)Design prosjektrapport for Engineering MechanicsDesign prosjektrapport for Engineering Mechanics358 kB

Flere eksempler på skrifter

Spesialtilbud!
Bruk Kupong: UREKA15 å få 15.0% av.

Alle nye ordrer på:

Skrive, omskrive og redigere

Bestill nå