Uke 1, Materialers mekaniske egenskaper og Metaller

Question 1

Hva er strekk?

Answer 1

Kraft per arealt påført normalt vekk fra en overflate

Question 2

Hva er trykk?

Answer 2

Kraft per areal påført normalt på en overflate,

Question 3

Hva er skjær?

Answer 3

Kraft per areal påført langs en overflate

Question 4

Hva er nominell tøyning (strain)?
Hva er formelen?
Og hva en enheten?

Answer 4

Nominell tøyning er hvor mye geometrien endrer seg.
e = (L-L₀)/L₀
Ingen enhet

Question 5

Hva er nominell spenning (stress)? Hvilke to formler er det for den? Og hva er enheten?

Answer 5

Spenning i mekanikk er kraft per arealenhet. Når ytre krefter påvirker materialet, opptrer det spenninger i det (https://snl.no/spenning_-_mekanikk).
Nominell spenning antar at arealet er det samme under prosessen.
s = F/A₀, der A₀ er tverrsnittsareal
s = E*e (hookes lov), der e er nominell tøyning
N/m²

NB! Av og til er strekkgrensen Y lik s!

Question 6

Hvilken lov beskriver forholdet mellom tøyning og spenning? Når anvendes den?

Answer 6

Hookes lov
s = E * e, der E er Young’s konstant
Hookes lov anvendes når deformasjonen er elastisk.

NB! Av og til er strekkgrensen Y lik s!

Question 7

Hva er plastisk deformasjon?

Answer 7

Deformasjon som er permanent

Question 8

Hva er elastisk deformasjon?

Answer 8

Deformasjon som er midlertidig

Question 9

Hva er elastitesmodulen? Hvilket tegn bruker den? Og hva er enheten?

Hva sier den ikke noe om?

Answer 9

Elastitetsmodulen, også kjent som E-modul og Young’s konstant, beskriver hvor mye som skal til for å tøye materialet.
E
N/m²

Elastisitetsmodulen beskriver ikke hvor sterkt materialet er.

Question 10

Hva er strekkgrensen/flytgrensen? Hva er formelen? Hvilken enheten har den?

Answer 10

Flytegrensen er maks tøyning et materiale kan ta før det blir plastisk deformasjon.
Y = F/A₀
Enhet: Pa. Dersom arealet er gitt i mm² er enheten MPa
0.2%

Question 11

Hva er strekkfasthet (tensile strength)? Hva er formelen? Og hvilken enhet har det?

Answer 11

Strekkfasthet er maks spenning et materiale kan ta før det blir brudd.
TS = F_max / A₀
N/m²

Question 12

Hva er deformasjonsherding? Hvorfor skjer det?

Answer 12

Når et materiale deformeres blir det “sterkere”. Grunnen er at flytgrensen blir større, og materialet vil dermed tåle en større spenning før det forekommer plastisk deformasjon (bit.ly/33jwSOq).

Bemerker at dersom deformasjonen er for stor i deformasjonsherdingen, kan materialet bli “svakere”.

Question 13

Hva er duktilitet? Hva er formelen for bruddforlengelse?

Answer 13

Materialets evne til å deformeres plastisk uten brudd, det motsatte av sprøhet.
EL = (L_f - L₀)/L₀, der L_f er lengden materialet er ved brudd (maks lengde).
Multipliser med 100 for å få bruddforlengelse i prosent.

Question 14

Hva er forskjellen mellom tøyning og sann tøyning? Hva er formelen for sann tøyning?

Answer 14

Mens tøyning antar lik lengde, tar sønn tøyning til høyde for at lengden til materialet endres. For eksempel blir lengden større ved en strekktest.
ε = ln(L/L₀)

Question 15

Hva er forskjellen på nominell spenning og sann spenning? Hva er formelen for sann spenning?

Answer 15

Mens spenning antar likt tverrsnittsareal, tar sann spenning til høyde for endringen i tverrsnittet. For eksempel ved en strekktest vil tverrsnittet reduseres.

σ = F/A, der den originalt var F/A₀

Question 16

Beskriv den nominelle spennings- vs tøyningskurven

Answer 16

Y
TS
0.2% offset
Plastic, Elastic, Break

Question 17

Beskriv den ekte spenning- vs tøyningskurven

Answer 17

Question 18

Hva beskriver eslastisitetsmodulen? Hvordan beregner man elastisitetsmodulen basert på en stress-tøyningskurve? Hva er enheten? Hva bør man være obs på?

Answer 18

Den beskriver hvor resistant et materiale er mot elastisk deformasjon. Dette blir dermed stigningstallet til den lineære delen av stress-tøyning grafen (bit.ly/34Nj0wS). Altså blir dette

E = (σ₂-σ₁)/(ε₂-ε₁)

Enhet: Pa.

NB! Nå man ser på punktet (σ₂,ε₂) er det fristende å bruke punktet (0,0) som det første. Men dette er ikke presist, ettersom grafen endrer seg med 0.002 (eller 0.2%). Derfor blir det riktige punktet(σ₁,ε₁) = (0,0.002).

NB2! σ og ε referer til ekte spenning og ekte tøyning. Der det er nominell spenning og nominell tøyning skal s og e brukes.

Question 19

Hva beskriver flytekurven? Hva er formelen?

Answer 19

Flytekurven er en nokså god beskrivelse av tøyning-spenning grafen til et materiale som gjenomgår plastisk deformasjon.

σ = K*εⁿ, der K er styrkekonstanten og n er fastningseksponenten.

Høyere K betyr et sterkere materiale. Fastningseksponenten beskriver hvor fort et materiale øker i styrke under plastisk deformasjon. Hvis den knekker raskt etter flytegrensen er n lav og vice versa.

Question 20

Hva er de 3 idealiserte modellene av flytekurven?

Answer 20

Perfekt elastisk -> strikk
Elastisk-plastisk -> plastelina
Elastisk og deformasjonsherdende

Question 21

Hva er skjærtøyning? Hva er formelen?

Answer 21

Skjærtøyning er hvor mye geometrien endrer seg når en spenning blir påført langs en overflate.

γ = δ / b, der δ og b er beskrevet i figuren

Question 22

Hva er skjærspenning? Hva er formelen for skjærspenning? Hva er enheten?

Answer 22

Skjærspenning er i et stivt, elastisk legeme den spenningen som oppstår ved tverrbelastning (snl.no/skjærspenning)

τ = F/A, der A er arealet til siden som utsettes for skjærkrefter.

Pa, pascal

Question 23

Hva er forholdet mellom skjærtøyning og skjærspenning?

Answer 23

τ = G * δ, der G er skjærmodulkonstanten, δ er skjærtøyning og τ er skjærspenning
G ≈ 0.4 E

Question 24

Hva er skjærfasthet? Og hva er formelen?

Answer 24

Sjærfasthet er et materials evne til å motstå brudd når utsatt for skjærkrefter.

S ≈ 0.7 TS, der TS = F_max/A₀. A₀ er arealet til overflaten det utøves en kraft på.

Ved sponbearbeiding er S = τ = F_s/A_s (s11 i sponskjærende bearbeiding pdf, uke 2).

Question 25

Hva er hardhet? Hva er formelen? Hva må man være obs på?

Answer 25

Hardhet er et materiales evne til å motstå plastisk deformasjon

Formel: se bilde

NB! Denne formelen antar at F er i kg, ikke Newton! (hvorfor de ikke har endret det offisielt i etterkant vet ikke jeg…)

Question 26

Hva er forholdet mellom hardhet og strekkfasthet?

Answer 26

TS = K_h*HB, der K_h er hardhetskonstanten.

K_h ≈ 3.45

Formelen beskriver forholdet mellom hardhet og hvor mye spenning et materiale tåler før det blir brudd.

Question 27

Hva er stål?

Answer 27

Stål er jernlegering med lavt karboninnhold (0.02% - 2.1%)

Question 28

Hva er støpejern?

Answer 28

Jernlegering med høyt karboninnhold (2.1% - 4%)

Question 29

Hva er 5 ikke-jern metaller som typisk brukes i produksjon?

Answer 29

Aluminion-legeringer
Magnesium-legeringer
Kobber-legeringer (bronse, messeing)
Nikkel-legeringer
Sink-legeringer

Question 30

Hvilke superlegeringer har vi? Hvorfor trenger vi dem? Og hva må man være obs på?

Answer 30

Superlegeringer er

• Jern-base-legeringer
• Nikkel-base-legeringer
• Kobolt-base-legeringer

Benyttes når det er nødvendig med svært sterke materialer som også beholder styrken ved høye temperaturer.

De er vanskelige å bearbeide mekanisk, og støping er den enkleste måten å forme de på.