Kapitel 6 - Hållfasthet

Question 1

Definiera begreppen normalspänning och töjning.

Answer 1

Normalspänning: Den spänning som verkar vinkelrätt mot en yta.

Töjning: Förhållandet mellan förlängningen och ursprungslängden.

Question 2

Vad menas med en arbetslinje? Vilka andra namn används ibland för detta begrepp?

Answer 2

Arbetslinjen beskriver förhållandet mellan normalspänning och töjning och kallas även spännings-töjningsdiagram.

Question 3

Vad kännetecknar en elastisk deformation?

Answer 3

Elastisk deformation innebär att materialet återgår till sitt ursprungliga tillstånd efter man har avlastat materialet efter att det har utsätts för normalspänning.

Question 4

Definiera begreppet elasticitetsmodul.

Answer 4

Elasticitetsmodulen beskriver lutningen för arbetskurvan dvs. hur mycket töjningen ökar när spänningen ökar

Question 5

Vad kännetecknar en plastisk deformation?

Answer 5

När belastningen ökar hos ett material uppstår till slut omfattande bristningar eller av förändringar av bindningar i materialet. Dessa deformationer återgår inte efter avlastning. En plastisk deformation har uppstått.

Question 6

Definiera begreppen elasticitetsgräns och proportionalitetsgräns.

Answer 6

När belastningen blir så hög att plastiska deformationer uppstår har elasticitetsgränsen nåtts. Proportionalitetsgräns är i realiteten likställt med elasticitetsgräns då elasticitet i regel är liktydigt med proportionalitet mellan spänning och töjning.

Question 7

Rita arbetslinjen för ett s.k. mjukt stål. Markera övre och undre sträckgräns, flytområde, brottgräns, gränstöjning och brottöjning.

Question 8

Ge tre exempel på material som på grund av anisotropi har olika hållfasthetsegenskaper i olika riktningar. Hur har anisotropin uppstått?

Answer 8

Valsad stålplåt: där tillverkningsmetoden har gett en bandstruktur.
Trä: Har en speciell uppbyggnad som innebär att man alltid måste ange hur kraften verkan och vilken spänningstyp som gällt vid provning.
Betong: Större tryckhållfasthet än draghållfasthet

Anisotropi: Egenskaper varierar beroende på riktningar. Uppstår genom tillverkningsteknik eller naturligt i exempelvis trä

Question 9

Definiera begreppet 0.2-gräns.

Answer 9

När det inte finns en sträckgräns använder man sig av en nominell sträckgräns 0.2 som ger upphov till en permanent deformation på 0,2%

Question 10

Hur verkar en skjuvspänning i ett material?

Answer 10

Skjuvspänningar (tau) i material verkar inte vinkelrätt som normalspänningar utan parallellt med planet.

Question 11

Ge fyra exempel på spröda byggnadsmaterial.

Answer 11

Betong, tegel, natursten och vissa plaster är spröda byggnadsmaterial.

Question 12

Ge fyra exempel på sega byggnadsmaterial.

Answer 12

Många metaller, glasfiberarmerad plast.

Question 13

Vilka är de principiella skillnaderna mellan sega och spröda material.

Answer 13

Sega material klarar stora permanenta deformationer och samtidigt bibehålla hållfastheten. Spröda material har liten förmåga till att klara plastiska deformationer.

Question 14

Beskriv principen för kallbearbetning av material. Vilka effekter får denna på materialets egenskaper?

Answer 14

Materialet utsätts för en dragspänning över proportionalitetsgränsen så att den vid ny pålastning efter avlastning har en förhöjd sträckgräns och en minskad brottförlängning. Materialet kan således utnyttjas till högre påkänningar men är samtidigt sprödare

Question 15

Beskriv med en figur sambandet mellan spänning och töjning vid belastning av ett segt material över elasticitetsgränsen samt därefter avlastning och förnyad pålastning.

Question 16

Varför har spröda material en tryckhållfasthet som är många gånger större än dess draghållfasthet?

Answer 16

Därför att vid dragbelastning orsakar horisontellt orienterade sprickor en reduktion av tvärsnittsarean och spänningskoncentrationer vid sprickans ändar vilket reducerar det uppmätta hållfasthetsvärdet. Därför armerar man betong som är sprött för att öka just draghållfastheten.

Question 17

Vilket brottvillkor brukar användas för betong vid tvåaxlig spänning?

Answer 17

Hållfastheten är oförändrad om spänningarna har samma tecken, men sjunker om de har olika tecken. Detta motsvarar Trescas flytvillkor för metaller, med skillnaden att betong har olika tryck- och draghållfasthet.

Question 18

Vad menas med ett materials utmattningshållfasthet?

Answer 18

Utmattningshållfastheten anger den brotthållfasthet som materialet uppvisar vid spänningsvariationer.

Question 19

Hur bestäms draghållfastheten för sega respektive spröda material? Varför använder man olika metoder?

Answer 19

Sega material: Mätning av hela kurvan för att bestämma 0.2 gränsen.

Spröda material: Böjprov och sträckprov (Dessa värden är dock inte helt korrekta vilket bl.a beror på att det under lastens angreppsyta uppstår höga tryckspänningar)

Question 20

Nämn fyra faktorer som påverkar resultatet vid provning av hållfastheten hos ett material. Ange även hur resultatet påverkas.