Designprojektrapport för Engineering Mechanics
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Betyg 5.00 (2 röster)

Introduktion

Förståelse av material i mekanik är kritiskt vid tillämpningen av materialen i mekaniken. Detta faktum har lett till undersökningen av en trussbro för att fastställa varför den är permanent avböjd under en belastning som är högre än den tillåtna specifikationen (Ashby). Testet innebär huvudsakligen att orsakerna till misslyckande av en krossbro grundas av lastning. Testet kommer i stor utsträckning att innebära laddning av trussbroen och samla in data som är relevanta för sammanställningen av Youngs modul, utkastspänning och ultimat dragspänning. Dessa tester kommer att ske separat för att öka noggrannheten hos de erhållna uppgifterna. Detta dokument visar de erhållna rådata, felrapporten och materialtestdiskussionen.

Experimenten syftar till att bekanta sig med förhållandet mellan belastning och avböjning av de olika strålar som utgör trussbron. Det syftar också till att utforska teorin om unges modul av material som innefattar strålarna. De experiment som kommer att genomföras är böjprovningsrullen, avböjningen av en cantilever och avböjning av en enkelt stödjande stråle. Böjprovningen kommer att innebära lastning av massor på en axel som är uppburen mellan en riggklämma och mätning av belastningsdebinationsförhållandena. Avböjningen av ett cantilever-experiment kommer att innebära avböjning av en cantilevered beam för stål och aluminium. Slutligen innebär avböjningen av ett enkelt stödjande strålprov att undersöka avböjningen av en enkelt stödd stråle för stål och aluminium.

Sammanfattning

Testerna strävar efter att förklara brottet i trussbroen med hjälp av tekniska principer. Broen upplevde permanent avböjning under en belastning som är högre än den tillåtna specifikationen. Testmetoderna involverade testning av spänningen hos metalliska material. Testet utfördes vid rumstemperatur med metallerna smidda i strålar. Testet var huvudsakligen inriktat på att etablera Youngs modul, utmatningsspänning och ultimat dragspänning hos strålarna som gjorde trussbroen. Medlemmarna av kupén var gjorda av glödgad rostfritt stål 405 (Elasticitetsmodul = 200 GPa, Yield Strength = 170 MPa, Ultimate Tensile Strength = 415 MPa). Kabellängden befanns vara ungefär 80 meter, och höjden var ungefär 6 meter. Varje trussfack är lika stort (International). De nedre ackorddelarna består av 40x40 mm kvadratiska sektioner, och alla andra trussmedlemmar är 80x80 mm kvadratiska sektioner.

Undantagen från dessa test gjordes för de enskilda medlemmarna där det var nödvändigt att dra slutsatsen att medlemmarna skulle fungera med sina tillåtna stress- och belastningszoner. Medlemmarna antogs också vara icke-elastiska, så att de kunde uppleva sprickor när deras elastiska gränser överskrids. Rumstemperaturen ansågs vara 10 till 38 ° C. Värdena konverterades alla till SI-enheterna.

Labsna syftar huvudsakligen till att testa de två medlemmarna av bron; draghållfastheten och kompressionsorganen. De två olika strålarna (cantilever och de enkelt stödda) testades under olika belastningar som uppnådde belastningsavböjningen och därmed fastslå att bron permanent avböjer under belastning är högre än den tillåtna specifikationen. Resultaten från testberäkningen av unges moduler exakt. Detta test visade sig användbart vid bestämning av Youngs modul av materialet i strålarna och erbjuder därför överlägsna resultat jämfört med dragprovet. Spänningen både i (90x90) spänningselementen och kompressionen (80x80) är högre än den som tillåts av materialegenskaperna. En högre kompression högre än utbytespunkten orsakade deformation av diametern och därigenom snedvrider tvärsnittsarean hos elementet medan spänningen minskade diametern hos elementet.

Beräkningarna för Youngs modul för att fastställa materialets utbytespunkt kunde konstatera att bron skulle böja sig för massor infördes vid mitten av bron. Upptäckten var att utbytespunkten lätt skulle kunna överskridas när kompressionskraft infördes. Materialtest Diskussion

För att testa beteendet hos materialet hos medlemmen av trussbron, gör vi ett kompressionstest och dragprov (Peixoto, Sousa och Restivo). Huvudelementen som ska testas var Youngs modul, utkastspänning och ultimat dragspänning av potentiella material som ska användas för att bygga en ny bro. Böjningsexperimentet var effektivt för att erhålla exakta värden för beräkningen av Youngs modul. Den enkelt stödde var lite oönskad.

Youngs modul

Följande är dimensionerna av strålarna som används i experimentmaterialet

AWB Design projektrapport för Engineering Mechanics

Balkarna avböjdes i överensstämmelse med Euler-Bernoulli-strålteori. Principerna skulle övervägas både för experimentets uppsättningar. Den böjliga strålen hade den maximala avböjningen inträffad vid balkens fria ände, och i den enkelt stödda strålen förekommer det i mitten av strålen. För att beräkna maximal avböjning av cantilever och den enkelt stödda strålen kan nedanstående ekvationer användas.

AWB Design projektrapport för Engineering Mechanics

L är längden på strålen (mm)

E är Youngs modul (GPa eller N / mm2)

P är lasten (Newtons)

Jag är 2nd tröghetsmomentet (mm4)

Figuren nedan representerar den avböjning som upplevdes i de två experimenten.

Youngs modul representerar linjens lutning i en stress-spänningskurva. För att bestämma den unga modulen från testen kartlägger vi förhållandet mellan belastningen och den resulterande avböjningen och därigenom erhåller kurvan i grafen. Behandla diagrammet ett linjärt förhållande y = bx + c vi erhåller följande ekvationer.

Från experimentet beräknar vi först det andra tröghetsmomentet för att kunna uppnå avböjningen

Från ovanstående mätningar kan vi beräkna det andra tröghetsmomentet

För att få maximal avböjning

Den erhållna avböjningen kan användas för att bestämma Youngs modul av materialet hos strålarna.

Fast egendom Ditt värde Enhet
Youngs modul 46.025 GPa
0.2% bevisspänning 283.07 MPa
Ultimat dragspänning 348.54 MPa
Teknisk belastning vid nackepunkten 22.26 %
duktilitet 33.4599 %

För att designa strålarna kartlägger vi de olika förlängningarna av strålarna mot belastningarna.

MS Blackform

SS 304
Al 5005
Al 5052
SS 304

Utbyte stress och ultimata dragspänning

Dragprovet används för att mäta balkens mekaniska egenskaper. Den relaterar effekterna av en dragbelastning på längdbanans förlängning (förändring i längd). För att fullt ut analysera strålens material övervakar vi deras beteende under spänning och kompression (G, Totten och MacKenzi). Antagandet för spänning och kompression arbetade för materialets konstanta värde. Den utvecklade stress- och deformationsformeln appliceras på brodelarna i spänning och komprimering och därigenom fastställer effekten av belastning på strålarna. Kompressionsstyrkan hos materialen skiljer sig från deras draghållfasthet. Från spänningsbelastningsdiagrammen är elasticitetsmodulen densamma för spänning och kompression. Men från resultaten var aluminiumets kompressionsstyrka två gånger så stor som stål. Kompressionstest utfördes utan avlastning varför strålningsbeteendet var nästan detsamma i kompressionen och spänningen.

Elasticitetsmodulen, avkastningsspänningen och den ultimata spänningen blir lika.

Från spänningen och spänningen på den ursprungliga längden av strålängden hos provet som erhållits från tråget och motsvarade strålens förlängning (strålens längdändring) dividerad med strålens ursprungliga längd. Eftersom både belastning och spänning har längdaggregat, har stammen dimensionslösa enheter och uttrycks huvudsakligen i meter och millimeter. Vanlig stam kan uttryckas som ingenjörsstam som en procentstam eller procentöjning (M).

Teknisk belastning = Teknisk belastning x 100%

Plot av stress vs stamdiagram resulterar i en kurva som vanligtvis är linjär och följer förhållandet. Detta linjära förhållande är baserat på Hooke's Law och har en utbytespunkt representerar elastisk deformation. Avlägsnande av lasten i strålens område kommer medlemmen att återfå sin ursprungliga form utan permanent deformation. Kurvens gradient är elasticitetsmodulen eller Young's Modulus, som liknar en fjäderkonstant. Material skiljer sig åt i den unga modulen på grund av skillnaden i bindningarna, ett materials unges modul påverkas inte av mikrostruktur men påverkas helt av bindningsstyrkan som håller atomerna i strukturen. När belastningen ökar stiger spänningsnivån till punkten bortom den elastiska gränsen, om spänningen överstiger avkastningsspänningen och den permanenta deformationen av strålarna sker. Den permanenta deformationen är känd som plastisk deformation på grund av den typ av beteende i strukturen. Det är svårt att bestämma den exakta punkten där förändringen från elastisk till plastiskt beteende uppstår. 0.2% offset-metoden brukar användas för att uppskatta denna punkt. En parallelllinje till den elastiska kurvan dras genom spänningen, och skärningspunkten med spännings-belastningskurvan definierar avkastningsspänningen. Den ultimata dragspänningen är den maximala spänningen i teknikbelastningsspänningsdiagrammet. Strålarna kommer till sist att uppleva omfattande plastisk deformation efter överdriven laddning och sedan genomgå lokaliserad deformation känd som nackning före slutligt misslyckande. Regionen är som ett resultat av deformationsinstabilitet och efter bildandet begränsas all deformation till denna region. Vid denna tidpunkt måste den sanna spänningen som krävs för att dra balkarna att misslyckas ständigt och öka till fraktur. Men eftersom stressen beräknas med hjälp av det ursprungliga tvärsnittet av strålarna efter halsning, minskar verkningsbelastningen. Strålens duktilitet präglas antingen av belastningen till misslyckandet eller den procentuella längdförändringen. Om signifikant nackning inträffar före fraktur kommer den procentuella förändringen av strålarnas dimension att vara ett tydligt mått på strålens svepbarhet.

Slutsatser

Experimenten syftar till att fastställa ledningsförmågan hos strålarna som ska användas i krogbroen. Förhållandet mellan belastning och avböjning av strålarna som utgör trussbron. Experimentet kunde testa teorin om ungmodul av de material som bildar strålarna. De försök som hittills gjorts involverade böjprovningsrigget, avböjningen av en cantilever och avböjning av en enkelt stödjande stråle. Böjningstestet innebar belastning av massor på en stråle som stöddes mellan klämmor på en rigg och mäta belastningsdebinationsförhållandena. Avböjningen av ett cantilever-experiment involverade avböjning av en cantilevered beam för stål och aluminium. Slutligen medförde avböjningen av ett enkelt stödjande stråleförsök att undersöka avböjningen av en enkelt stödd stråle för stål och aluminium

Youngs modul, är ett mått på deformationen av ett strålningsmaterial som svar på en applicerad kraft som orsakar belastning på strålarna, är en grundläggande variabel att tänka på vid konstruktion och maskinteknik som bro eller byggnader. Youngs Modulus är gradienten av stress-stamkurvan. Vi konstruerade och använde klämmor för att hålla strålarna för att mäta Youngs modul av aluminium- och stålbalkar. Strålarna hölls spända i ena änden med klämda block och den andra änden suspenderas med belastningen för att orsaka spänning och spänning för att ge data för konstruktionen. Tillämpningen av massan på strålarna sträcker strålen och får strålen att böjas. Mängden av avböjningen är proportionell mot belastningen som appliceras på strålarna. Stammen återfinns genom strålens avböjning dividerad med strålens initiala längd medan; spänningen kan hittas med användning av den kraft som appliceras delad av balkens tvärsnittsarea. Spänningsspänningsgrafen plottas sedan och Youngs Modulus bestäms med hjälp av kurvan.

Fungerar Nämnd

Ashby, M F. Materialval i mekanisk design. Butterworth-Heinemann: oxford, 1999. skriva ut.

G, Totten, G Totten och D MacKenzi. "Handbook of Aluminium,". Fysisk metallurgi och processer (2003): 403. skriva ut.

International, ASTM. Standard testmetoder för spänningstestning av metallmaterial. årlig bok. West Conshohocken: ASTM International, 2015. skriva ut.

M, Radovic. "Jämförelse av olika experimentella tekniker för bestämning av elastiska egenskaper hos fasta ämnen." Materialvetenskap och teknik (2004): 368. skriva ut.

Peixoto, Daniel, et al. JUNGENS MODULUSBESTÄMMELSE: ANNANMETODER. Internationella konferensen om experimentell mekanik. porto: Institutionen för maskinteknik (DEMec), University of Porto, Portugal, 2012. skriva ut.

bilagor:
FilBeskrivningFilstorlek
Hämta den här filen (design_project_report_for_engineering_mechanics.pdf)Designprojektrapport för Engineering MechanicsDesignprojektrapport för Engineering Mechanics358 kB

Fler provskrivningar

Specialerbjudande!
Använda kupong: UREKA15 för att få 15.0% av.

Alla nya order på:

Skrivning, omskrivning och redigering

Beställ nu