Hyrje, Kap. I, Kap. 2. Kap.3 - 2016455

8/18/2019 Hyrje, Kap. I, Kap. 2. Kap.3 - 2016455

1/109


2/109

Kap. 1

2

SHTRIMI I PROBLEMIT

E. Lamani


3/109

Kuptime të përgjithshme: Materialet, Objektet

dhe Projektimi

Çdo objekt fizik (inxhinierik) përbëhet nga një osedisa materiale.

Objekti, përpara se të realizohet, konceptohet dheprojektohet.

PROJEKTI i objektit përcakton:

formën dhe përmasat

Mater ia l in

mënyrën e shndërrimittë materialit në objektinme cilësitë e kërkuara

Materiali është nyja lidhëse; nga zgjedhja e drejtë ose jo e tijkushtëzohet në një shkallë të lartë suksesi i PROJEKTIT.

Projekti ‘konstruktiv’

Projekti ‘teknologjik’

3E. Lamani


4/109

Evolucioni i materialeve inxhinierike

Metale Metale

Elastomere

Polimere

ElastomerePolimere

Qeamika

Xhama

Kompozite

Qeramika

Xhama

Kompozite R ë n d ë s i a

r e l a t i v e

Trendi aktual: reduktimi i peshës relative të materialeve

metalike; rr itja e asaj të qeramikave, kompoziteve, pol imereve

4E. Lamani


5/109

5

...për t’u orientuar në mënyrë efikase në këtë universtë pamasë, duhet disponuar një metodë sistematike

për të seleksionuar materialin/procesin më tëpërshtatshëm për një funksion ose objekt të dhënë.

Metoda duhet të jetë mjaft e përgjithshme për t’uaplikuar në raste nga më të ndryshmet dhe mjaft

transparente, që përdoruesi të ruajë kontrollin mbi tëdhe të ketë mundësi të ndërhyjë gjatë zbatimit të saj,duke i lënë vend krijimtarisë, imagjinatës dheeksperiencës së tij.

~ 80 000 materiale

~ 6 000 procese...

E. Lamani

“ Pafundësi...”


6/109

6

Përse përzgjedhje e kompjuterizuar ???

Numri i madh i

materialeve dhe i proceseve:~80 000 materiale

~ 6 000 procese...

Sfida e

zgjedhjes së

materialeve

Variacioni në rritje i

kërkesave(shpesh kontradiktore)

Mbrojtja e mjedisit... KostoSiguri

Nevoja për të shkurtuar kohën nga

lindja e idesë deri në daljen në treg të

produktit

E. Lamani


7/109

Kap. 2

7

PROCESI I

PROJEKTIMIT

E. Lamani


8/109

Kategoritë e projektimit

• projektim orgjinal

• projetim adaptiv

• projektim variantesh

Gjatë konceptimit/projektimit të çdo produkti ështëe domosdoshme të zgjidhet materiali prej të cilitdo të përbëhet produkti dhe rruga teknologj ike

për prodhimin e tij.

8E. Lamani


9/109

NEVOJA E TREGUT

KONSIDEROHEN TË GJITHA OPSIONET;PËRCAKTOHET STRUKTURA FUNKSIONALE;VLERESOHET JETËGJATËSIA E SISTEMIT

MODELI DHE ANALIZA E NYJES;OPTIMIZIMI I FUNKSIONIT;PËRAFRIMI I SHKALLËS DHE I FLUKSEVE

ANALIZË E DETAJUAR E KOMPONENTEVE;ZGJEDHJA E RRUGËS TEKNOLOGJIKE;

SPECIFIKIME TEKNIKE TË DETAJUARA

PRODUKTI PËRSERITJE

KONCEPTIMI

MATERIALIZIM

DETAJIMI

Skema e procesit të projektimit

9E. Lamani


10/109

INPUTE SISTEMI TEKNIK AUTPUTE

NËN - SISTEME

FUNKSIONI

1 FUNKSIONI

2 FUNKSIONI

3

• Energji

• Materiale

• Informacion

• Energji

• Materiale

• Informacion

Analiza funksionale e një sistemi teknik

që përfshin konvertim energjie,

materialesh dhe informacioni

10E. Lamani

KONCEPTIM

MATERIALIZIM

DETAJIM


11/109

NYJA1

NYJA2

NYJA3

KOMPONENTI 1.1

KOMPONENTI 1.2

KOMPONENTI 1.3

KOMPONENTI 2.1

KOMPONENTI 2.2

KOMPONENTI 2.3

KOMPONENTI 3.1

KOMPONENTI 3.2

KOMPONENTI 3.3

SISTEMI

TEKNIK

Analiza “zbërthyese”e një sistemi teknik

që çon në përzgjedhjen e m teri leve

11E. Lamani

KONCEPTIM

MATERIALIZIM

DETAJIM


12/109

Instrumentat e projektimit dhepërzgjedhja e materialeve

12E. Lamani


13/109

Bashkëveprimindërmjet funksionit, materialit, formës dhe procesit:

thelbi i procedurës së përzgjedhjes së materialeve

FUNKSIONI

MATERIALI

PROCESI

FORMA

Projekti → d.mth.,çfarë duhettë bëjë komponenti

13E. Lamani


14/109

Kap. 3

14

M TERI LET

INXHINIERIKE

DHE VETITË E

TYRE

E. Lamani


15/109

Klasat e materialeve inxhinierike

Metale

Kompozite

Polimere

Elastomere

Qeramika

Xhama Elastom. Xhama

Qeramika

Kompozite

Metale

Polimere

Klasifikimi zakonshëm Klasifik im më i detajuar

15E. Lamani


16/109

Klasifikimi sipas programit CES

Shkuma Natyrale

Qeramika

Kompozite

Metale

Polimere

16E. Lamani


17/109

Cili është faktori më i rëndësishëm

përcaktues për sjelljen/vetitë e

materialeve të klasave të ndryshme?

Natyra e lidhjeve ndëratomike dhe

kimike

17E. Lamani

kovalente

jonike

kovalento-jonike

hidrogjenore Van-der-Vaals

të kombinuara

metalike

lidhje:


18/109


kimike:

MaterialetMetalike

LidhjeMetalike

Lidhje

mesatarishtdhe shumëe fortë, jo e

drejtuar

18E. Lamani


19/109

MaterialetQeramike


kimike:

Lidhje

Kovalente

Lidhje

jonike

Lidhje tëforta të

drejtuara

Lidhja jonike: tërheqje elektrostatike ndërmjet joneve me ngarkesa të kundërta

SiC, Si3N4, etj.

MgO, ZrO2

Kombinim itë dy

lidhjeve

19

X3Y2(SiO4)3

G ARNET

E. Lamani


20/109


kimike:

Dipolepermanente

Shumëtë dobta

Kombinimi dylidhjeve

MaterialetPolimerike

Lidhje të

Van-Der

Vaals-it

Lidhje tëdobta

Krijimi idipoleve

Lidhje

Hidrogje-

nore

20E. Lamani


21/109

Karakteristika dalluese të

materialeve metalike:

21

Përcjellshmëri e lartë termike dhe elektr ike

Sjellje magnetike (paramagnetike dhe ferromagnetike)

Shkëlqim karakterist ik

Temperatura shkrirje dhe avullimi përgjithësisht të larta

Inerci kimike përgji thësisht e ulët (të korrodueshme)

Densitet përgjithësisht i lartë (të rënda, me pak përjashtime)

Aftësi për t’u deformuar plastikisht (duktilitet ≠ plasticitet)

Qëndrueshmëri dhe ngurtësi relativisht të larta

Epërsia kryesore ndaj materialeve të tjera:

Kombinimi i plasticitetit me qëndrueshmërinë

?

E. Lamani


22/109

Materialet metalike me përdorim më

të gjerë:

Çeliqet (me karbon, të lidhura, me mikro-lidhje, inox, etj.)

Gizat (të thjeshta, të lidhura, të hirta, të bardha, tëndërmjetme, të “ farkëtueshme” , me grafit sferoidal, etj.)

Al dhe lidhjet e tij (për derdhje, për deformim, me përforcimstrukturor, pa përforcim strukturor)

Mg dhe lidhjet e tij (favorizohen nga masa e ulët, 1.75 g/cm3)

Ni dhe lidhjet e tij (qëndrueshmëri në temp. të larta)

Cu dhe lidhjet e tij (tunxhet, bronzet, për derdhje, përdeformim – plasticitet i lartë, qëndresë ndaj konsumimit)

Ti dhe lidhjet e tij (kombinim i vetive të larta mekanike me

densitetin relativisht të ulët dhe qëndresë ndaj korrozionit edhe

në temperatura relativisht të larta…por, kosto sh. e lartë!)

22E. Lamani


23/109

Formohen nga kombinimi i disa elementeve metalike (Al, Zr,

Si, Mg, Cr, V, W) me elemente jometalike (O, N, C)

Temperaturë shkrir je shumë e lartë

Përcjellshmëri e ulët termike dhe elektrike (izolatorë)

Inerci kimike (të pa korrodueshme)

Densitet relativisht i ulët

Ngurtësi (modul elasticiteti) shumë e lartë

Qëndrueshmëri mekanike e lartë Fortësi dhe qëndrueshmëri e lartë ndaj konsumimit

Pamundësi për deformim plastik - thyeshmëri e lartë

Ndjeshmëri e lartë ndaj difekteve (edhe fare të vogla)


materialeve qeramike:

23E. Lamani


24/109

Xhamat (e zakonshëm, apo sodo-kalçike, xhamat boro-

silikate etj.; të gjitha përmbajnë një sasi SiO2)

Qeramikat e zakonshme apo të vit ifikuara (porcelanet,tul lat, tjegullat, fajancat apo “ terra cotta-t” , etj.).

Qeramikat teknike, apo të avancuara (me bazë Al2O3,

ZrO2, SiC, Si3N4, TiN, WC, TaC etj.).

Materialet qeramike me përdorim më

të gjerë:

24E. Lamani


25/109

Materiale organike me elementë kryesorë përbërës C dhe H

Temp. shkrirje e ulët (qëndr. e ulët ndaj temperaturës)

Përcjellshmëri e ulët termike dhe elektrike (izolatorë)

Qëndresë relativisht e mirë ndaj korrozionit

Densitet i ulët

Ngurtësi dhe qëndrueshmëri mekanike e ulët

Veti shumë të ndikueshme nga temperatura

Aftësi amortizuese të larta

Deformueshmëri e lartë elastike dhe plastike (të dyja?)

Ndjeshmëri ndaj rrezatimit ultra-violet


materialeve polimerike:

25E. Lamani


26/109

Materialet polimerike me përdorim

më të gjerë:

26

Polimeret

Elastomeret

• Termoplaste

• Termopërforcuese(termoreaktive)

(Kauçuku natyror, goma të ndryshme)

Poliestera, epokside,fenole, silikone

Poliamide, polietilen,polikarbonate, polistirene,polipropilene

Përdorim të madh kanë marrë edhe format sfungjeroze apo “shkumat” polimerike, veçanërisht prej termoplastesh.

E. Lamani


27/109

27

K


materialeve Kompozite:

Kombinimi optimal i vetive të fazave përbërëse

Mundësi për t’i rregulluar vetitë si “ me dorë”

Shfrytëzimi i vetive të larta që paraqesin materialet kur

përgatiten me seksione minimale (në formë fibroze)

Vlera të larta të vetive specifike (kryesisht:

qëndrueshmëri/densitet dhe modul/densitet)

Aftësi të larta amortizuese

Kosto e lartë përpunimi

Vështirësi projektimi (e kapërcyeshme)

Vështirësi riciklimi (janë jo fort miqësore me mjedisin)

E. Lamani


28/109

28

K

Klasifikimi i materialeve kompozite

Roli i fibrave → përcaktues për aftësinë ngarkesë-mbajtësetë kompozitit.

E. Lamani

sipas lloji t të matricës:

sipas formës së përforcuesit dhe

arkitekturës

kompozite plastike, qeramike, metalike (+ kompozite mematricë karbonike)

Më të përdorshmet:

kompozite fibroze, pllakëzore, grimcore, shumë-shtresore,panele sandwich.

kompozitet f ibroze me matricë plastike (polimerike) të përforcuarame fibra xhami, karboni ose kevlari.


29/109

Ndërtimi i disa prej

materialeve kompozite

E. Lamani 29


30/109

Mbi vetitë e materialeve

Përzgjedhja e materialeve bazohet në

vetitë / atributet e tyre.

Sa më e plotë dhe e thelluar të jetë kjonjohje, aq më të mëdha do të jenë shanset e

realizimit të një përzgjedhjeje të suksesshme.

30E. Lamani


31/109

Kategoritë e vetive – klasifikimitradicional

Mekanike (qëndrueshmëria, moduli i elasticitetit,dukt iliteti, tenaciteti, qëndresa ndaj lodhjes...)

Fizike (densiteti, temperatura e shkrirjes, vetitëtermike, elektr ike, magnetike, optike...)

Kimike (qëndresa ndaj korrozionit, sjellja ndajacideve, bazave, tretësave organikë, etj .)

Teknologjike (aftësia për t’u përpunuar me metoda

/ procese të ndryshme teknologjike, si prerje, saldim,farkëtim, stampim, derdhje... ).

Vetitë në të cilat bazohet përzgjedhja e materialeve në

shumicën e aplik imeve inxhinierike janë ato mekanike.

31E. Lamani


32/109

Kategoritë e vetive – sipas CES-it

Të përgjithshme (përbërja kimike, densiteti,çmimi, përmbajtja energjetike...)

Mekanike (qëndrueshmëria, moduli i elasticitetit,zgjatimi relativ, tenaciteti,... 14 veti)

Termike (temperatura maksimale / minimale eshërbimit, përcjellshmëria termike, nxehtësia specifike...)

Elektrike (përcjellshmëria / rezistenca elektr ike)

Optike (transparenca apo opaciteti...)

Rezistenca ndaj faktorëve mjedisorë (acide

baza, tretësa organikë, konsumimi, flakshmëria, rrezet UV...)

32E. Lamani

Vetitë mekanike


33/109

Ngurtësia - moduli i elasticitetit

Deformim i kthyeshëm (elastik)

33E. Lamani

Vetitë mekanike

Vetitë mekanike


34/109

Moduli i elasticitetit:

në tërheqje → moduli E (i Jungut)

në prerje, përdredhje → moduli G

në shtypje hidrostatike → moduli K

është tregues apo matës i ngurtësisë sëmaterialit,

përcaktohet grafikisht nga pjerrësia e pjesëslineare (elastike) të lakores sforcim – deformim.

34

e ë e a e

E. Lamani

Vetitë mekanike


35/109

35

Prova e tërheqjes

• Makina e tërheqjes

kampioni ekstensometër

• Kampioni i tërheqjes

E. Lamani

Vetitë mekanike


36/109

Lakorja sforcim-deformim në tërheqje

36E. Lamani

S f o r c i m i n o r m a l , p s i

Deformimi relativ, in./in.

α

Moduli E → proporcional me tgα

Vetitë mekanike


37/109

37

Modul i lartë (qeramikat, metale)

Modul mesatar (metalet)

Modul i ulët

(plastikat)

Vlerat e modulit – në varësi të

pjerrësisë së lakores sforcim- deformim

E. Lamani

Vetitë mekanike


38/109

38

Moduli dhe vetitë elastike

• Ligji i Hook-ut:

σ = E ε

σ

E

ε

F

F

• Sa më i madh moduli E → aq më pak deformohet materiali për njësforcim të dhënë

• Sa më i madh moduli E → aq më e lartë është ngarkesa që përballonmateriali për një deformim të dhënë (brenda zonës së elasticitetit).

E. Lamani

Vetitë mekanike


39/109

39

Pjerrësia e lakores sforcim-deformim (moduli)

varet nga forca e lidhjeve ndëratomike

or dr

dF E

∞

E. Lamani

Lidhje

të forta

Lidhje tëdobta

Largësia

ndëratomike

(pjerrësi e madhe)

(pjerrësi e vogël)

Vetitë mekanike


40/109

40

Tregues të tjerë: koeficienti i Puasson-it, ν

Njësitë:E: [GPa] ose [psi]

ν: pa përmasa

• ν > 0.50: densiteti rritet

• ν < 0.50: densiteti ulet (formohen boshllëqe)

εt

ε

- ν

ε ν = −

t

ε

metalet: ν ~ 0.33

qeramikat: ν ~ 0.25

polimeret: ν ~ 0.40

def. tërthor

def. gjatësor

def.

tërthor

def.gjatësor

E. Lamani

Vetitë mekanike


41/109

41

• Moduli i elasticitetit në

prerje, G:

τ

G γ

τ = G γ

Veti të tjera elastikeM

M

• Marrëdhënie për materiale izotropike:

2(1 ν)

E G =

3(1 − 2ν)

E K =

• Moduli vëllimor i

elasticitetit, K:

P

P

P

P = -K ∆ VVo

P

∆ V

K V

o

P

P, presioni hidrostatik

E. Lamani

Vetitë mekanike


42/109

42

Lidhje

metalike

Grafit

Qeramika Polimere

Kompozite

dhe fibra

E(GPa)

Krahasimi i modulit E

109 Pa

0.2

8

0.6

1

Magnesium,

Aluminum

Platinum

Silver, Gold

Tantalum

Zinc, Ti

Steel, Ni

Molybdenum

G raphite

Si crystal

Glass - soda

Concrete

Si nitride Al oxide

PC

Wood( grain)

AFRE( fibers) *

CFRE *

GFRE*

Glass fibers only

Carbon fibers only

A ramid fibers only

Epoxy only

0.4

0.8

2

4

6

10

2 0

4 0

6 08 010 0

2 00

6 008 00

10 001200

4 00

Tin

Cu alloys

Tungsten

Si carbide

Diamond

PTF E

HDP E

LDPE

PP

Polyester

PS PET

C FRE( fibers) *

G FRE( fibers)*

G FRE(|| fibers)*

A FRE(|| fibers)*

C FRE(|| fibers)*

E. Lamani

Vetitë mekanike


43/109

Qëndrueshmëria

Deformim i pakthyeshëm (plastik), apo çarje që çon

deri në shkatërrimin apo thyerjen e komponentit

Qëndrueshmëri e pamjaftueshme 43E. Lamani

Vetitë mekanike


44/109

Qëndrueshmëria:

Aftësia e materialit për të përballuar ngarkesatë jashtme pa u shkatërruar (pa humbur

integritetin e vet).

Sa më i lartë të jetë niveli i ngarkesave qëpërballon materiali pa u shkatërruar (apodëmtuar), aq më i qëndrueshëm është ai.

Gjatë projektimit qëndrueshmëria shpesh

lidhet jo me momentin e shkatërrimit, por me njënivel të caktuar sforcimi, mbi të cilin (për shkak

të deformimit të tepërt) funksioni i objektit

kompromentohet.

44E. Lamani

Vetitë mekanike


45/109

Qëndrueshmëria:

Vlerësohet në bazë të sforcimit maksimal qëmund të përballojë materiali në kushte të

caktuara ngarkimi:

- qëndrueshmëri në tërheqje, σ t

- qëndrueshmëri në shtypje, σ sh

- qëndrueshmëri në përkulje, σ pk

- qëndrueshmëri në prerje, τ

- qëndrueshmëri në përdredhje, τ

45

Sforcime

normale

Sforcime

tangenciale

E. Lamani


46/109

46

Mënyrat kryesore të ngarkimit

Tërheqje Shtypje

Prerje Përdredhje

E. Lamani

Vetitë mekanike


47/109

Qëndrueshmëria:

...përderisa qëndrueshmëria vlerësohet në bazëtë sforcimit maksimal..., duhet përcaktuar vlera

e këtij sforcimi (me provat e tërheqjes,

shtypjes, përdredhjes, etj.), duke dalluar:

sforcimet inxhinierike → σ = F/A0 (nuk merretparasysh ndryshimi i seksionit gjatë ngarkimit)

sforcimet e vërteta → σ T

= F/Ai

(përcaktohetseksioni i çastit, A i për çdo nivel ngarkimi).

47E. Lamani

Vetitë mekanike


48/109

Marrëdhënia ndërmjet sforcimeve

inxhinierike dhe atyre të vërteta :

48

i

T A

F =σ 00l Al A ii =

0 A

F =σ

i

il

l A A 00=

)1(0

0

000

ε σ σ σ σ +=∆+

====l

ll

l

l

l

l

A

F

A

F ii

i

T

0

lnl

liT =ε ( )ε ε += 1lnT

Sforcimi ivërtetë(racional)

E. Lamani

Vetitë mekanike


49/109

49

)1( ε σ σ +=T Sforcimet e vërteta janë gjithmonë më të mëdha se ato inxhinierike

Projektimi dhe standardet u referohen përgjithësisht sforcimeve inxhinierike

Lakorja inxhinierikee tërheqjes

Qëndrueshmëria në tërheqje (tensile strength) → maksimumi

në lakoren inxhinierike: aty ku fil lon formimi i qafës

E. Lamani

Vetitë mekanike


50/109

50

Kufiri i qëndrueshmërisë, TS (Rm )

• Metale: kufiri i qëndr. arrihet kur fillon dhe bëhet i ndjeshëm formimi i qafës.• Polimere: .... arrihet kur drejtohen zinxhirët molekularë dhe tendosen gatipër këputje.

F = Thyerja

Qafa – vepronsi përqëndruessforcimesh

S f o r c i m e i n

x h i n i e r i k e

• Maksimumi në lakoren sforcim deformim

Deformime inxhinierike

σy

Tensile Strength

E. Lamani

Vetitë mekanike


51/109

Lakorja sforcim-deformim në tërheqje – tregues të tjerë

51

S f o r c i m i n o r m a

l , p s i

Deformimi relativ, in./in.

E. Lamani

Vetitë mekanike


52/109

52

• Sforcimi për të cilin ndodh një deformim plastik i ndjeshëm

zakonisht merret εp = 0.002

Kufiri i rrjedhshmërisë, y

Shembull:

Për një kampion me gjatësifillestare 50 mm

εp = 0.002 = ∆z/z

∆z=z x εp= 50 x 0.002 = 0.1 mm

Pra, deformimi absolut mbetës,që i përgjigjet kufirit të rrjedh-shmërisë, është:

∆z = 0.1 mm

deformimi relativ, ε

σy

ε p = 0.002

Sforcimi normal

E. Lamani

K fi i iVetitë mekanike


53/109

53

Kufiri i

rrjedhshmërisë,

ypër dy vlera deformimi

plastik

0.0005 dhe 0.002

0.0020.0005

deformimi relativ, ε

s f o r c i m i n o r m a l , σ

Gjatë projektimit , kufi ri i

rrjedhshmërisë

përdoret shpesh si kufi

qëndrueshmërie...

Sepse zakonishtkomponentet ngarkesë –

mbajtëse nuk parashikohet tëpunojnë mbi këtë kufi.

Shpesh σy ≈ Re( kufiri I elasticitetit)

E. Lamani

Vetitë mekanike


54/109

54

a = annealedhr = hot rolledag = agedcd = cold drawn

cw = cold workedqt = quenched & tempered

Krahasimi i kufirit të rrjedhshmërisë

Grafit/qeramilka

Metale/lidhje

Kompozite/fibra Polimere

K u f . r r j e d h s h m . , σ

y

( M P a )

PVC

V ë

s h t i r ë p ë r t ’ u m a t u r ,

m e q e n ë s e s h k a t ë r r i m i z a k o n i s h t n d o d h p a d e f o

r m i m p

l a s t i k .

Nylon 6,6

LDPE

70

20

40

6050

100

10

30

2 00

3 00

4 00

5 006 007 00

10 00

2 0 00

Tin (pure)

Al (6061) a

Al (6061) ag

Cu (71500) hr Ta (pure) Ti (pure) a Steel (1020) hr

Steel (1020) cd

Steel (4140) a

Steel (4140) qt

Ti (5Al-2.5Sn) a W (pure)

Mo (pure) Cu (71500) cw

V ë s h t i r ë p ë r t ’ u m a t u r ,

n ë m a t r i c a t q e r a m i k e d

h e a t o e p o k s i d e t ë n g a r

k u a r a n ë t ë r h e q j e

s h k a t ë r r i m i z a k o n i s h t n d o d h p ë r p a r a d e f o r m i m i t p l a s t i k .

H DPE PP

humid

dry

PC

PET

¨

Simbole?

Varet shumë ngamikrostruktura ematerialit dhe kjovetë, nga përpunimettermo - mekanike që i janë bërë materialit.

?

E. Lamani

Pl ti it ti (d ktilit ti)Vetitë mekanike


55/109

55

• Deformimi plastik në momentin e shkatërrimit:

Plasticiteti (duktiliteti)

• Një vlerësim tjetër i duktilitetit: 100x A

A ARA%

o

fo-

=

x 100

L

L L EL %

o

o f −

=

deformimi inxhinierik ε

%EL e vogël

%EL e madhe Lf Ao

Af Lo

s f o r c i m i i n x h i n i e r i k

E. Lamani

Vetitë mekanike


56/109

56

Duktili teti ndikon në karakterin e thyerjes; t ipet

kryesore të thyerjeve:

a) duktile: kampioni formon qafë që hollohet deri në përmasën e një “pike”

b) pjesërisht duktile: formohet qafë, por nuk hollohet shumë

c) e sertë (angl. brittle, fr. fragile): thyerje pa asnjë deformim plastik.

E. Lamani

Th j j ë i ht d kti lVetitë mekanike


57/109

57

Thyerje pjesërisht dukti le

E. Lamani

Vetitë mekanike


58/109

58

Thyerje të serta

E. Lamani

Vetitë mekanike


59/109

59

Thyerje e sertë e një tankeri (anije cisternë)

E. Lamani

Th erje e sertë ndërkokrri oreVetitë mekanike


60/109

60

Thyerje e sertë ndërkokrrizore(mes-përmes kokrrizave)

E. Lamani

Thyerje e sertë interkokrrizoreVetitë mekanike


61/109

61

Thyerje e sertë interkokrrizore(sipas kufijve të kokrrizave)

Ndodh zakonisht kur materiali ka kaluar nëpër procese që

kanë shkaktuar dobësimin e lidhjes ndërmjet kokrrizave.

E. Lamani

Vetitë mekanike


62/109

Tenaciteti, Gc

Thyerje e sertë (fraxhile)

62E. Lamani

T it ti GVetitë mekanike


63/109

63

• Energjia e nevojshme për të shkatërruar njësinë e vëllimit të materialit

... proporcionale me sipërfaqen nën lakoren sforcim deformim

Tenaciteti, Gc

Thyerja e sertë: energji elastike

Thyerja duktile: energji elastike + plastike

tenacitet shumë i ulët (polimeret e papërforcuara)

tenacitet i ulët (qeramikat)

tenacitet i lartë (metalet)

s f o r c i m i i n x h i n i e r i k , σ

deformimi inxhinierik, ε Përcaktimi i Gc sipassipërfaqes → në parim; praktikisht → tenaciteti i

shkatërrimit Kc

E. Lamani

Vetitë mekanike


64/109

64

Efekti i përqëndruesve të

sforcimeve

Kufiri i sforcimit qëpërballon materiali(qëndrueshmëria)

Sforciminominal

E. Lamani

Efekti i përqëndruesve tëVetitë mekanike


65/109

65

Efekti i përqëndruesve të

sforcimeve

E. Lamani

Në buzët apo skajet e difektit, niveli i sforcimit e kalon kufirin e qëndrueshmë-

risë së materialit.

Tenaciteti GVetitë mekanike


66/109

66

Tenaciteti, Gc

... tregues i rezistencës sëmaterialit ndaj përhapjes sëmenjëhershme (brutale) të një tëçare, deri në thyerjen ekomponentit, kur ky i fundit i

nënshtrohet një ngarkimi nëzonën elastike.(supozohet se brenda materialit ndodhetnjë difekt, nga i cili zhvillohet e çara).

Përkufizim tjetër

E. Lamani

T it ti i hk të i it KVetitë mekanike


67/109

Tenaciteti i shkatërrimit, Kc

67

Y 1 = 1

a


68/109

68

Tre mënyrat e përhapjes së plasaritjes (të çarës)

E. Lamani

I : me hapje (tërheqje) K Ic

II: me rrëshqitje KIIc

III: me prerje (tip “gërshërë”) KIIIC

Vetitë mekanike


69/109

Prova e tenacitetit të shkatërrimit, K c

69E. Lamani

Tenaciteti i shkatërrimit KVetitë mekanike


70/109

Tenaciteti i shkatërrimit, K c

70

Deformimi,

S f o r c i m i ,

)1(

2

ϑ += E

K G c

c

πcY σ K cc =

c shënohet edhe a

E. Lamani

Vetitë mekanike


71/109

71

Format e difekteve (të çarave) që konsiderohengjatë vlerësimit të tenacitetit

Konsiderohet se gjerësia e pllakave është shumë më e madhe se përmasae difektit a ose 2a (gjerësi e “pafundme” ose “ gjysmë e pafundme”).

πcY σ K cc =

aπ Y σ K cc =

Y = konstante, vlera e sëcilës varet nga forma e tëçarës dhe nga gjeometria ekampionit

E. Lamani

k h

Vetitë mekanike


72/109

Kampionet e zakonshme të provës përmatjen e tenacitetit të shkatërrimit

72E. Lamani

Rezilienca UVetitë mekanike


73/109

73

Rezilienca, U r

• Aftësia e materialit për të magazinuar energji kryesisht

elastike (të rikthyeshme)

Nëse e konsiderojmë lineare pjesëne lakores sforcim-deformim, kemi:

y

y

r

2 1 U

ε σ ≅

E. Lamani

∫ε

εσ= y dUr 0

deformimi

S f o r c i m i n o r m a l

Rezilienca UVetitë mekanike


74/109

Rezilienca, U r

74

y

y

r

2 1 U ε σ ≅

σ = E

ε ε = −

σ E

≅ deformimi

S f o r c i m i n o r m a l

E. Lamani

Nga ligji iHook-ut:

Materialet me modul të lartë rezilience, Ur , janë të përshtatshme përdetale tip suste.

Vetitë mekanike


75/109

Qëndrueshmëria në goditje

75E. Lamani

Vlerësohet duke i a nënshtruar materialin një ngarkese qërritet aq shpejt se mund të konsiderohet se vepron në mënyrë tëmenjëhershme (në fraksione të sekondës, psh., në 10-4 sek).Matet energjia që shkon (konsumohet) për shkatërrimin e tij.

Efekti goditës bën që materiali të paraqesë një sjellje shumë tëndryshme nga ajo kur ai ngarkohet në mënyrë graduale.

Rritet mundësia e thyerjes së sertë (pa deformim plastik).

Faktorë ndikues në qëndrueshmërinë në goditje të një materiali:

- përbërja kimike dhe veçoritë e strukturës,- prania e difekteve (përqëndrues sforcimesh),

- temperatura (kalimi nga sjellja duktile - në të sertë).


76/109

Çekiçi i Sharp-it për matjen e viskozitetitVetitë mekanike


77/109

Çekiçi i Sharp it për matjen e viskozitetit

dinamik

77E. Lamani

Kampioni standard

Kthimi elastik dhe përforcimi

Vetitë mekanike


78/109

78

Kthimi elastik dhe përforcimi

s f o r c i m i

E. Lamani

kthimi i pjesëselastike tëdeformimit

deformimi

Shkarkim

Riaplikim

ngarkese

S f o r c i m i n

o r m a l

PërforcimiVetitë mekanike


79/109

79

Përforcimi

• Shprehja matematike e përforcimit prej deformimit:

n =0.5 (disa lidhje Cu)

Rritja e kufirit të rrjedhshmërisë (σy) si rrjedhojë e deformimit plastik në tëftohtë.

E. Lamani

sforcimi i vërtetë: F/ A) deformimi i vërtetë: ln(L/Lo)

eksponenti i përforcimit:0.15 - 0.20 (disa çeliqe)

deri n =

σ

ε

përforcim i lartë

përforcim i vogël σ y

0

σ y 1

(n = 0.5)

(n = 0.1)

Përmbledhje e disa vetive

Vetitë mekanike


80/109

Përmbledhje e disa vetive

80

1. Moduli i Jungut

2. Kufiri i rrjedhshmërisë3. Kufiri i qendrueshmërisë4. Duktiliteti (plasticiteti)5. Tenaciteti

deformimi

sforcimi

Reduktimi i seksionit

Zgjatimi (%)

E. Lamani

Vetitë mekanike


81/109

81

• Sforcimi dhe deformimi: përcaktohen në mënyrë të tillë

që i bën të pavarura nga përmasat e kampionit..• Sjellja elastike: gjatë saj përgjithësisht vihet re njëmarrëdhënie lineare sforcim – deformim.

Për të minimizuar deformimin, duhet zgjedhur një material

me vlerë të lartë të modulit të elasticitetit (E ose G).

• Tenaciteti: energjia e nevojshme për shkatërrimin enjësisë së vëllimit të materialit.

• Duktiliteti: vlerësohet në bazë të madhësisë së deformimit

Përmbledhje e pjesshme

• Sjellja plastike: lidhet me praninë e deformimeve mbetëse,që shfaqen kur sforcimi në tërheqje ose në shtypje

një aksiale arrin kufirin e rrjedhshmërisë, σy.

plastik në momentin e shkatërrimit të materialit.

E. Lamani

Fortësia

Vetitë mekanike


82/109

E. Lamani 82

Fortësia

- Kuptimi i përgjithshëm: rezistenca e materialit ndaj

“agresionit” fizik të mjedisit rrethues apo të trupave tëtjerë mbi të

- rezistenca ndaj konsumimit, ndaj gërvishtjes ose ndajdepërtimit të një trupi të huaj

- fortësia është aftësia e materialit për t’irezistuar deformimit mbetës të shkaktuar nga

depërtimi në të i një trupi tjetër

...rezistenca (kundërshtimi) që i paraqetmateriali depërtimit të një trupi më të fortë

brenda tij

K i l ë i i ë

Vetitë mekanike


83/109

83

Kriteret e vlerësimit të

fortësisë

shkalla (përmasat) e depërtimit,

mundësia dhe shkalla e gërvishtjes,shkalla e rikthimit elastik,

shkalla e shuarjes apo e pasqyrimit të vibrimeve

...

E. Lamani

Vetitë mekanike


84/109

84

Provat e fortësisë me

depërtim

Brinell (HB)

Rockwell (HR)Vickers (HV)

Knoop (HK)

E. Lamani

FortësiaVetitë mekanike


85/109

85

(Brinell, Vickers, Knoop, etj.)

E. Lamani

Parimi i provës Brinell

Vetitë mekanike


86/109

E. Lamani 86

Parimi i provës Brinell

Forca W

Depërtuesi

D

d

Trupi depërtues(sfera)

Materiali që provohetdhe gjurma që ka

lënë sfera

Fortësia HB (kgf/mm2):

)(

2

2

)( 2222 d D D D

W

d D D D

W

Sipërfaqe

Ngarkesë

−−=

−−=

π π

Parimi i provës VickersVetitë mekanike


87/109

87

p

22

8544.1)2/136sin(2

d

W

d

W =

Fortësia Vickers =

Forcë/Sipërfaqe

Depërtuesi:

Piramidë diamandi

E. Lamani

Parimi i provës RockwellVetitë mekanike


88/109

E. Lamani 88

Parimi i provës Rockwell

Fortësia vlerësohet në bazë tëthellësisë së depërtimit.

Rasti i depërtuesit konik (120°)dhe i shkallës C (HRC):

Vlera e fortësisë HRC ulet me njënjësi për çdo thellim prej 2mikronësh (0.002mm) të depërtimittë konit në material.

(+) 0.002 mm → (-) 1njësi HRC

Kondiamandi

Sjellja e qeramikaveVetitë mekanike


89/109

Qëndrueshm. shtypje = (10 – 15) herë më e madhe se në tërheqje

Shtypje

Pjerrësia

Shkatërrimnë shtypje

Tërheqje

Shkatërrimi në tërheqje

Qeramika

Deformimi

S f o r c i m i

89E. Lamani

Prova në shtypje e qeramikaveVetitë mekanike


90/109

90

ypj q

Beton

Qeramikë (SiC)

E. Lamani

Moduli i shkatërrimit (MoR)Vetitë mekanike


91/109

( )

91

Shigjeta e përkuljes, δ

F o r c a

, F

E. Lamani


92/109

Sjellja mekanike e polimereve

Vetitë mekanike


93/109

Sjellja mekanike e polimereve

93

Deformimi,

S f o r c i m i ,

Rrjedhje viskoze:

Tërheqje në tëftohtë:

E sertë:

Plastic. i kufizuar :

E. Lamani


94/109

Pasojat e lodhjes thyerje

Vetitë mekanike


95/109

Pasojat e lodhjes – thyerje

95E. Lamani

Ciklet e ngarkimit në lodhje

Vetitë mekanike


96/109

Ciklet e ngarkimit në lodhje

96

Parametra të rëndësishëm:

• Amplituda e sforcimeve = σmin – σmax• Raporti i sforcimeve = σmin / σmax

• Numri i cikleve, N

E. Lamani

Kufiri i lodhjesVetitë mekanike


97/109

Kufiri i lodhjes

97

Nr. cikleve deri në shkatërrim, Nf

A

m p l i t u d a e s

f o r c i m i t , ∆ σ

cikleKufiri i lodhjes

Sjelljeasimptotike

E. Lamani

Koeficienti i humbjes i shuarjes apo i

Vetitë mekanike


98/109

Koeficienti i humbjes, i shuarjes, apo i

amortizimit

Vlerëson shkallën e shpërndarjes (shuarjes) së energjisësë vibrimeve/valëve brenda materialit

98E. Lamani

Koha Koha

A m p l i t u d a e

l ë k u n d j e

v e

Koeficienti i humbjes i shuarjes apo i

Vetitë mekanike


99/109

Koeficienti i humbjes, i shuarjes, apo i

amortizimit, η

99

E

σ

2

1σdεU

2σ

0

max

∫ ==

∫=∆ ε σ d U

U

U

π η

2

∆=

Energjia elastike përnjësi vëllimi:

Humbja e energjisë:

Koefic. humbjes:

E. Lamani

Af ë i i

Vetitë mekanike


100/109

Aftësia amortizuese: tregues

të tjerë

100

Kapaciteti amortizues specifik, D = ∆U/U

Dekrementi logaritmik i shuarjes, ∆

Sfazimi ndërmjet sforcimit dhe deformimit, δ

Faktori i rezonancës, Q

Qtan

D 1

2==

∆== δ π π

η

Për shkallë të ulët amortizimi (η ≈ 0.01), treguesit lidhen me relacionet:

E. Lamani

Veti të tjera: shkarja (creep)


101/109

j j ( p)

101

Deformimi i ngadalshëm në kohë, i cili ndodh kur materialet

qëndrojnë të ngarkuara në temperatura mbi një nivel të caktuar,zakonisht 1/3 Tsh, ose 2/3 Tg.

E. Lamani

Shkarja (creep)


102/109

102

Ndikimi i rritjes së sforcimit Ndikimi i rritjes së temperaturës

E. Lamani

Shpejtësiae shkarjes:

Shkarrja


103/109

103

Materiale që i rezistojnë shkarjes në

temperatura të larta

• Qeramikat, veçanërisht ato me përmbajtje SiCdhe Si3N4;

• superlidhjet me bazë nikeli (super alloys)

dhe me përmbajtje alumini, kromi, kobalti,

hafniumi, etj.

• kompozitet me matricë karboni.

E. Lamani

Veti të tjera: veti termike


104/109

j

104

Temperatura e shkrirjes Temperatura e kalimit në gjendje qelqore (polimeret)

Temperatura max/min e shërbimit

Përcjellshmëria termike

Difuziviteti termik

Koeficienti i bymimit termik (linear)

Rezistenca ndaj goditjes termike

X

T T

dX

dT q

)( 21 −=−= λ

pC

a ρ

λ =

E. Lamani

Veti të tjera: veti elektrike, optike, eko-


105/109

Veti të tjera: veti elektrike, optike, eko

treguesit

105

Përcjellshmëria elektrike

Potenciali i çarjes apo i shpimit (për izolatorët)

Treguesi apo indeksi i reflektimit, koeficienti i thyrjes...

Përmbajtja energjitike

Shkalla e riciklimit

E. Lamani

Veti të tjera: rezistenca ndaj faktorëve


106/109

Veti të tjera: rezistenca ndaj faktorëve

mjedisorë

106

Shpesh nuk vlerësohen numerikisht, por me 5 shkallë:

Shumë mirë

Mirë

Mesatar

Dobët

Shumë dobët

• Rezistenca ndaj konsumimit (në kushte tëndryshme)

• Rezistenca ndaj oksidimit (≥ 500°C)• Rezistenca ndaj korrozionit (në kushte tëndryshme)

• Rezistenca ndaj reagentëve të ndryshëmkimikë (acide, baza, tretësa organikë)

• Rezistenca ndaj rrezatimit ultravjollcë

•……

E. Lamani

Si kërkohet informacioni mbi vetitë tek libri

CES i D th i it CES?


107/109

CES in Depth i programit CES?

107

CES in Depth

2. Materials

2.2. Data

2.2.1 Description of materials database- Generic and class-specific attributes: Forms

Klikohet brenda tekstit tek “Generic” attribute form:

- List of generic attributes General Attribu tesMechanical AttributesShape Attributes

Thermal Attribu tes

Electrical Attributes

Environmental Resistance

Optical

Notes

LinksE. Lamani

Ndër librat e rekomanduar


108/109


108E. Lamani

Prof. Michael ASHBY



109/109


Informacion në Internet mbi softin CES(versionet e fundit):

Documents

Hyrje, Kap. I, Kap. 2. Kap.3 - 2016455