Concentratori Tensiune Metal

  • View
    227

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Concentratori Tensiune Metal

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    1/17

    Universitatea Tehnica "Gheorghe Asachi" din IaiFacultatea de Construcii i Instalaii

    Influenta concentratorilor asuprastarii de tensiune din elementele

    de constructii

    INGINER: Chiriac Marius Ionut

    specializarea: Inginerie Structurala

    2010-2011

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    2/17

    CUPRINS

    1.Introducere.................................................................................32.Elasticitatea materialelor metalice .............................................53.Plasticitatea materialelor metalice..............................................74.ncercarea la traciune a materialelor metalice.........................10

    5.Ruperea materialelor metalice..................................................14Bibliografie...................................................................................17

    Introducere

    Piesele confecionate din materiale metalice (metale sau aliaje), folosite cucea mai mare pondere n construcia de maini i utilaje, sunt supuse n timpulutilizrii (exploatrii) la aciunea unor ncrcri mecanice (fore) exterioare. Caefect al aciunii forelor exterioare, n aceste piese se creaz aa-numitele fore

    2

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    3/17

    interioare sau eforturi i piesele se deformeaz.Pentru a pune n eviden existena forelor interioare se consider un corp

    metalic aflat n echilibru sub aciunea unui sistem de fore F1, F2, ..., Fn, aa cumse arat mai jos. Secionnd corpul cu un plan virtual (imaginar) S, se obin

    prile I i II, avnd suprafeele de separare S1 i S2. Pentru meninereaechilibrului prilor I i II este necesar ca, pe fiecare element de arie A alsuprafeelor de separarare, s acioneze cte o for interioar de legtur F, aacum se prezint n figura 1 b. Folosind relaia:

    se definete (n orice punct curent P asociat unui element de arie A al suprafeelorde separare) mrimea vectorial pn, numit tensiune (mecanic) total sau vectortensiune, care caracterizeaz distibuia eforturilor (forelor interioare) pe unitatea

    de suprafa a unei seciuni (virtuale) considerate ntr-o pies solicitat mecanic;intensitatea (modulul) vectorului tensiune se msoar n N/m2 (sau N/mm2).Conform definiiei, pn depinde n principal de intensitatea forei F,determinat de intensitile forelor exterioare i de orientarea elementului de arieA (definit de poziia i orientarea planului virtual de secionare S). Vectoriitensiune pn, corespunztori tuturor orientrilor posibile ale elementului de arie Aasociat unui punct curent P, definesc starea de tensiuni mecanice n punctulrespectiv.

    Vectorul tensiune pn din orice punct curent P al seciunii virtuale S sepoate descompune n dou componente: o component , numit tensiune

    (mecanic) normal, orientat dup normala n a seciunii S i o component ,numit tensiune (mecanic) tangenial, orientat dup o direcie situat n

    planul seciunii S , aa cum se poate observa n figura 1 c.

    3

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    4/17

    Fig. 1. Schemele de definire a tensiunilor mecanice n corpurile solide supuse aciunii unor fore(ncrcri) exterioare

    Deformaiile produse corpului de solicitrile exterioare depind de strilede tensiuni ce se creaz sub aciunea acestor solicitri. Aa cum se prezint nfigura 2, n funcie de tipul tensiunilor mecanice care acioneaz, deformaiileelementelor de volum ale corpului pot fi: deformaii liniare (alungiri sauscurtri), produse prin aciunea tensiunilor normale i deformaii unghiulare(lunecri), produse prin aciunea tensiunilor tangeniale.

    Pentru exprimarea analitic a dependenelor dintre tensiunile create sub

    aciunea solicitrilor mecanice exterioare i deformaiile produse, se definescdeformaiile specifice liniare (alungiri sau scurtri specifice) i deformaiilespecifice unghiulare (lunecri specifice) , cu relaiile:

    Comportarea unei piese la solicitrile mecanice produse de foreleexterioare depinde de anumite nsuiri specifice materialului metalic din care esteconfecionat piesa, numite proprieti mecnice. De obicei, proprietile

    mecanice ale unui material metalic se determin prin ncercri mecanice,constnd din solicitarea unor epruvete (probe cu configuraii i dimensiuni binedefinite, prelevate din materialul supus cercetrii) n condiiile adecvateevidenierii proprietilor urmrite. Cu ajutorul ncercrilor mecanice se obindate calitative privind comportarea materialelor n condiiile de solicitarecorespunztoare acestor ncercri i valorile unor mrimi fizice sau convenionale,numite caracteristici mecanice, care se pot utiliza ca parametri cantitativi de

    4

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    5/17

    exprimare a proprietilor mecanice.

    Fig. 2. Tipuri de deformaii produse de tensiunile mecanice:a - deformaii liniare; b - deformaii unghiulare

    Elasticitatea materialelor metalice

    Elasticitatea este proprietatea unui material de a se deforma sub aciuneasolicitrilor mecanice i de a reveni la forma iniial cnd solicitrile i-auncetat aciunea.

    S-a stabilit pe cale experimental c, n cazul n care solicitrile mecaniceaplicate asupra unei piese creaz stri de tensiuni capabile s produc numaideformaii elastice ale materialului acesteia, este valabil legea lui Hooke, adicdependena dintre tensiunile generate de solicitrile mecanice ideformaiilespecifice de natur elastic produse este liniar. Astfel, n cazul unei

    piese metalice care sufer deformaii elastice sub aciunea unei solicitri dentindere sau compresiune monoaxial, starea de tensiuni generat n pies este

    caracterizat numai printr-o tensiune normal i legea lui Hooke are urmtoareaformulare analitic:

    fiind deformaia specific liniar (de natur elastic) a materialului piesei,msurat pe direcia tensiunii . De asemenea, n cazul unei piese metalice care

    5

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    6/17

    sufer deformaii elastice sub aciunea unei solicitri de forfecare pur, starea detensiuni generat n pies este caracterizat numai print-o tensiune tangenial i

    legea lui Hooke are urmtoarea exprimare analitic:

    fiind lunecarea specific (de natur elastic) a materialui piesei, produspe direcia tensiunii . Factorii de proporionalitate E i G, care intervin nformulrile particulare ale legii lui Hooke, sunt caracteristici (constante) propriimaterialului piesei solicitate, ce exprim capacitatea materialului de a se opuneaciunii de deformare elastic exercitate de solicitrile mecanice exterioare;caracteristica E este denumit modul de elasticitate longitudinal, iar caracteristicaG - modul de elasticitate transversal.

    Deformarea elastic a cristalelor care alctuiesc structura pieselormetalice se realizeaz prin modificarea distanelor interatomice i schimbarea

    parametrilor structurii cristaline (reelei spaiale) i se produce la orice valoare asolicitrilor .

    Deformarea elastic a materialelor (pieselor) metalice cu structurpolicristalin se realizeaz prin deformarea cristalelor componente conformmecanismului anterior prezentat. Comportarea la deformare i valorilecaracteristicilor elastice (E i G) ale materialelor metalice policristaline suntdeterminate n principal de natura i intensitatea forelor de legtur dintre atomiicare alctuiesc cristalele (dependente de compoziia chimic a materialului, detipul i de parametrii structurii sale cristaline) i sunt influenate n msur

    nesemnificativ de factorii structurali modificabili prin prelucrri tehnologice,cum ar fi forma i dimensiunile cristalelor, tipul i densitatea imperfeciunilorstructurii cristaline (vacane, dislocaii, limite de cristale, limite de subcristale) etc.

    Plasticitatea materialelor metalice

    6

  • 8/3/2019 Concentratori Tensiune Metal

    7/17

    Plasticitatea este proprietatea unui material de a se deforma sub aciuneasolicitrilor mecanice i de a nu reveni la forma iniial (de a-i menineconfiguraia obinut prin deformare) cnd solicitrile i-au ncetat aciunea .S-a stabilit pe cale experimental c, n cazul n care solicitrile mecaniceaplicate asupra unei piese creaz stri de tensiuni capabile s produc deformaii

    plastice ale materialului acesteia, legea lui Hooke i pierde valabilitatea(dependena dintre tensiunile generate de solicitrile mecanice i deformaiilespecifice produse nu mai este liniar).

    Cercetrile experimentale i studiile teoretice efectuate au evideniaturmtoarele aspecte privind deformarea plastic a cristalelor metalice:a) Deformarea plastic a cristalelor care alctuiesc structura materialelormetalice se realizeaz, n mod obinuit, prin alunecarea unor zone ale cristalelor,(v. fig. 3.3), de-a lungul unor plane cristalografice numite plane de alunecare,

    sub aciunea tensiunilor tangeniale generate de solicitrile mecanice aplicateasupra acestor materiale; deformarea plastic apare numai dac tensiuniletangeniale depesc o anumit valoare;

    b) Planele de alunecare ale cristalelor metalice sunt planele cristalograficecu densitate atomic maxim; la materialele metalice cu structur cristalin CFC

    planele de alunecare aparin familei {111}, la materialele metalice cu structurcristalin CVC planele de alunecare aparin familiei {110}, iar la materialele custructur cristalin HC planele de alunecare sunt planele (0001) (bazele celulelorelementare ale structurii cristaline). n fiecare plan de alunecare, direciile

    prefereniale de realizare a proceselor de alunecare sunt direciile cu densitateatomic maxim; la materialele metalice cu structur cristalin CFC direciile dealunecare aparin familei , la materialele metalice cu structur cristalinCVC direciile de alunecare aparin familiei , iar la materialele cu structurcristalin HC direciile de alunecare corespund diagonalelor bazelor celulelorelementare (direciile [110]).

    Un plan de alunecare mpreun cu o direcie de alunecare coninut nacesta formeaz un sistem de al

Search related