บทที่
Download
1 / 41

สมบัติเชิงกลของวัสดุ - PowerPoint PPT Presentation


  • 154 Views
  • Uploaded on

บทที่ 5. สมบัติเชิงกลของวัสดุ. 1. ความเค้น. ความเค้น ( stress) คือ  แรงกระทำในเนื้อวัสดุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่ตั้งฉากหรือขนานกับแรงนั้น . มีหน่วยเป็น N/m 2 หรือ  Pa หรือ lb/in 2 1 N/m 2 = 1 Pa 1 lb/in 2 = 6.89 10 3 Pa.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' สมบัติเชิงกลของวัสดุ' - helga


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

บทที่ 5

สมบัติเชิงกลของวัสดุ


1. ความเค้น

ความเค้น (stress)คือ  แรงกระทำในเนื้อวัสดุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่ตั้งฉากหรือขนานกับแรงนั้น 

มีหน่วยเป็นN/m2หรือ  Pa หรือ lb/in2

1 N/m2 = 1 Pa

1 lb/in2 = 6.89103 Pa


Exแท่งอลูมิเนียม มีเส้นผ่านศูนย์กลาง = 0.500 นิ้ว ถูกแรงกระทำ 2500 lb จงหาความเค้นของแท่งโลหะนี้

จาก

= 2500/ (/4)(0.5)2

= 12700 lb/m2


2. ความเครียด (Strain)  

ความเครียด ()   =  ความยาวที่เปลี่ยนไป (l - lo)ความยาวเริ่มต้น (lo)

ดังนั้น จึง ไม่มีหน่วย

Ex : ชิ้นโลหะอลูมิเนียม กว้าง 0.5 นิ้ว หนา 0.04 นิ้ว ยาว 8 นิ้ว มีจุดกำหนดเกจช่วงระยะ 2.00 นิ้วที่จุดกึ่งกลาง เมื่อชิ้นงานถูกดึงที่ช่วงระยะเกจเปลี่ยนไปเป็น 2.65 นิ้ว จงหาความเครียด และเปอร์เซ็นต์ความยาวที่เปลี่ยนแปลงไป


3. Poisson Ratio

http://training.ce.washington.edu/WSDOT/Modules/03_materials/Images/Main%20Page%20Pictures/poisson.jpg



4. Shear

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d0/Shear_scherung.svg/602px-Shear_scherung.svg.png

http://www.eng.uc.edu/~gbeaucag/RyanBreese/Rheolog/rheology_files/image001.jpg


Tensile Testing

การทดสอบแรงดึง เป็นวิธีที่นิยมใช้เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงที่มากระทำ

http://www.ssi.shimadzu.com/products/images/testing/iso527-tensile-image1.jpg


http://www.mtec.or.th/labs/mech/tips7.html

http://www.twi.co.uk/twiimages/jk69f4.gif


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg


Stress vs. Strain curve typical of structural steelhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

1. Ultimate Strength2. Yield Strength3. Rupture4. Strain hardeningregion5. Necking region

A: Apparent stress (F/A0)B: Actual stress (F/A)


1. Elastic modulushttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

  • Elastic modulus : Hook’s law

    • = E

  •  E = /

  • E = Elastic modulus = Young’s modulus

  • หน่วย : psi / Pa


  • 2. Yield strengthhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

    • กำลังวัสดุที่จุดครากที่ 0.2% offset (proof strength/ offset yield strength)

    • วัสดุเริ่มจะมีการแปรรูปแบบถาวร (plastic deformation)

    3. Ultimate strength

    • เป็นค่ากำลังสูงสุดบนกราฟ ความเค้น-ความเครียด

    4. % Elongation

    5. % Reduction Area


    http://www.auf.asn.au/const_images/stress_strain4.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg


    The Bend Test for Brittle Materials http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

    Yield strength, Tensile strength, Breaking strength : are the same

    Flexural strength = modulus of rupture

    F = fracture load

    L = distance between the two outer point

    w = width of the specimen

    h = height of the specimen

    http://www.emeraldinsight.com/fig/0180570504001.png


    www.aws.org/itrends/11-03/feature1.htmlhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg

    www.thefabricator.com/WeldingInspection/Weldi...

    http://meetjoeblog.net/wp-content/uploads/2009/02/bending_test.jpg


    การทดสอบความแข็งhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Al_tensile_test.jpg (Hardness Test)

    การทดสอบความแข็งจะเกี่ยวของกับการวัดความตานทานตอการเกิดเปนรอยกด โดยใช้เครื่องมือที่เป็นลักษณะหัวกดที่มีหลายแบบ เช่น แบบหัวบอล แบบระนาบ หรือแบบกรวยปลายมนหรือปรามิด ซึ่งปกติทําจากเหล็กกลา หรือเพชรและใช้ทดสอบภายใต้สภาวะน้ำหนักคงที่โดยการวัดน้ำหนักที่จะทําใหเกิดรอยกดตามที่กําหนดหรือวัดรอยกดที่เกิดขึ้นภายใตแรงกระทํานั้น


    การทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการการทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการทดสอบแบบ Brinell หรือ Rockwell

    สวนการทดสอบแบบอื่นคือการทดสอบแบบ Shore , Vickers, Rockwell superficial และเครื่องทดสอบ Herbert จะใชในการทดสอบโลหะที่มีความแข็งแรงสูง หรือ เหล็กกล้าที่ผานการชุบผิวนอกจากนั้นในการทดสอบความแข็ง

    บางครั้งตองทําการทดสอบกับวัสดุที่เล็กและบางมาก หรือวัสดุที่มีระดับความแข็งแตกตางกันที่พื้น ผิว เ ปน บ ริเ ว ณ แ ค บ ๆ จึง จํา เ ปน ตอ ง พัฒ น า เ ค รื่อ ง ท ด ส อ บ ค ว า ม แ ข็ง ร ะ ดับ จุล ภ า ค (microhardness tester) เชน Knoop เป็นต้น


    Brinell
    การทดสอบแบบ การทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการBrinell

    • เป็นการทดสอบความแข็งแบบน้ำาหนักคงที่ในการกดหัวกดเหล็กกลาชุบแข็งลงบนพื้นผิว

    • ชิ้นทดสอบ โดยปกติจะใชหัวกดลูกบอลเหล็กกลาชุบแข็งหรือทังสเตนคารไบดขนาด 10 mm.

    • กดลงบนผิวชิ้นทดสอบดวยน้ำหนักกด 3000 kg สําหรับโลหะแข็ง 1500 kg สําหรับโลหะที่มีความแข็งปานกลาง และ 500 kg หรือต่ำ กว่านั้นสำหรับวัสดุอ่อนนิ่ม


    www.twi.co.uk/content/jk74.htmlการทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการ


    Rockwell
    การทดสอบความแข็ง การทดสอบความแข็งกับวัสดุโลหะสวนใหญเปนการRockwell

    • การทดสอบ Rockwell จะทดสอบดวยน้ำหนักตางกันสามชุดกับหัว

    • กดสามขนาด สวนการทดสอบ Brinell จะมีขนาดหัวกดที่ตางไปและใชน้ำหนักกดที่มากกวามากรวมทั้งการทดสอบแบบ Rockwell จะมีรอยกดที่ไดมีขนาดเล็กและตื้นกวา

    • สวนวัสดุที่นํามาทดสอบสามารถใชกับวัสดุกลุมเดียวกันกับการทดสอบ Brinell แตสามารถทําการทดสอบไดเร็วกวา เนื่องการทดสอบแบบ Rockwell สามารถอานคาความแข็งไดทันทีจากหนาป ดเคร  องตามมาตรฐาน ื่ ASTM E 18


    • ในการทดสอบเริ่มแรกจะใชน้ำหนักกดเบื้องตน 10 kg คางไวซึ่งจะทําใหเกิดรอยกดเบื้องตนบนชิ้นทดสอบ โดยสังเกตเข็มบนหนาปดเครื่องที่แสดงน้ำหนักกดเบื้องตนจะเขาสู

    • บริเวณที่กําหนดจากนั้นใหใสน้ำหนักกดแทจริง โดยปกติถาใชหัวกดบอลน้ำหนักกดแทจริงจะอยูในชวงประมาณ 60 ถึง 100 kg และถาใชหัวกดเพชรจะใชน้ำหนักกดแทจริงไดถึง 150 kg สวนหัวกดบอลจะใชขนาดเสนผานศูนยกลาง 1/16 นิ้วและหัวกดบอลขนาด 1/8 1/4 และ 1/2 นิ้วจะใชกับวัสดุที่ออนกวา

    • หลังจากใสน้ำหนักกดแทจริงและนําน้ำหนักกดออกใหอานคาความแข็งจากหนาปดเครื่องโดยที่น้ำหนักกดเบื้องตนยังคางอยู่


    Rockwell1
    สเกลการทดสอบความแข็งแบบ Rockwell

    สเกล หัวกด น้ำหนักกด (kg)

    A เพชร 60

    B บอล 1/16 นิ้ว 100

    C เพชร 150

    D เพชร 100

    E บอล 1/8 นิ้ว 100

    F บอล 1/16 นิ้ว 60

    G บอล 1/16 นิ้ว 150


    Principal of the Rockwell Test

    1. The indenter moves down into position on the part surface

    2. A minor load is applied and a zero reference position is established

    3. The major load is applied for a specified time period (dwell time) beyond zero

    4. The major load is released leaving the minor load applied

    The resulting Rockwell number represents the difference in depth from the zero reference position as a result of the application of the major load.

    home.iitk.ac.in/~kamalkk/ME-371.htm


    The Hardness Test : Rockwell Hardness Test

    • Rockwell hardness values are expressed as a combination of a hardness number and a scale symbol representing the indenter and the minor and major loads.

    • The hardness number is expressed by the symbol HR and the scale designation. There are 30 different scales. The majority of applications are covered by the Rockwell C and B scales for testing steel, brass, and other metals. However, the increasing use of materials other than steel and brass as well as thin materials necessitates a basic knowledge of the factors that must be considered in choosing the correct scale to ensure an accurate Rockwell test.

    • The choice is not only between the regular hardness test and superficial hardness test, with three different major loads for each, but also between the diamond indenter and the 1/16, 1/8, 1/4 and 1/2 in. diameter steel ball indenters.

    • If no specification exists or there is doubt about the suitability of the specified scale, an analysis should be made of the following factors that control scale selection:

    • Type of material

    • Specimen thickness

    • Test location

    • Scale limitations


    HR = E – e

    F0 = preliminary minor load in kgf

    F1= additional major load in kgf

    F= total load in kgf

    e = permanent increase in depth of penetration due to major load F1 measured in units of 0.002 mm

    E= a constant depending on form of indenter: 100 units for diamond indenter, 130 units for steel ball indenter

    HR = Rockwell hardness number

    D = diameter of steel ball.

    home.iitk.ac.in/~kamalkk/ME-371.htm


    Advantages of the Rockwell hardness method include the direct Rockwell hardness number readout and rapid testing time. Disadvantages include many arbitrary non-related scales and possible effects from the specimen support anvil (try putting a cigarette paper under a test block and take note of the effect on the hardness reading! Vickers and Brinell methods don't suffer from this effect).

    www.ami.ac.uk/courses/topics/0123_mpm/index.html


    สเกล direct Rockwell hardness number readout and rapid testing time. Rockwell อยูในรูปของเศษสวน 100 และแตละคาความแข็งมี

    คาความลึกรอยกดเทากับ 0.002 mm ดังนั้น 4 ถาอานคาความแข็งไดเปน 53 HRB กับ 56 HRBหมายถึงทั้งสองมีรอยกดตางกันเทากับ 3 x 0.002 mm นั้นคือ 0.006 mm

    สเกล B ใชในการทดสอบวัสดุความแข็งปานกลางในชวง 0 – 100 HRB ถาใชหัวกดบอลวัดคาความแข็งของวัสดุเกิน 100 HRB อาจทําใหหัวบอลเกิดการยุบตัวทําใหไดคาความแข็งที่คลาดเคลื่อนได

    สวนสเกล C มักใชทดสอบกับวัสดุที่มีคาความแข็งมากกวา 100 HRB ซึ่งปกติแล้วเหล็กกล้าจะมีคาความแข็งสูงสุดประมาน 70 HRC และการวัดความแข็งดวยสเกล C จะอยูที่ประมาณ 20 HRC ขึ้นไป เนื่องจากการทดสอบความแข็งต่ำกวา 20 HRC ไดรอยกดที่เล็กมากทําใหคาความแข็งที่ไดไมนาเชื่อถือในการทดสอบใหเลือกใชสเกลที่ใชหัวกดบอลที่มีขนาดเล็กที่สุดเทาที่จะเปนไปไดทั้งนี้เพราะความวองไวในการตรวจวัดจะลดลงตามขนาดรอยกดที่เพิ่มขึ้น


    Vickers
    การทดสอบแบบ direct Rockwell hardness number readout and rapid testing time. Vickers

    เปนการทดสอบความแข็งโดยใชหัวกดเพชรรูปปรามิดฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาดเล็ก ซึ่งมีองศาของปลายแหลม 136 องศา

    น้ำหนักกดที่ใชจะอยูระหวาง 5-120 กิโลกรัม โดยจะเพิ่มครั้งละ 5 กิโลกรัม การทดสอบนี้มีหลักการเดียวกันกับการทดสอบความแข็ง Brinell คือคาความแข็งที่ไดคิดจากน้ำหนักกดที่กระทําตอพื้นที่ของ

    รอยกด


    F direct Rockwell hardness number readout and rapid testing time. = Load in kgfd = Arithmetic mean of the two diagonals, d1 and d2 in mmHV = Vickers hardness

    www.twi.co.uk/content/jk74.html

    www.bestar-steel.com/cn/hardnessTesting.php


    http://www.nhml.com/i/resources_NHML_hardness_testing_fig2.gifhttp://www.nhml.com/i/resources_NHML_hardness_testing_fig2.gif


    Hardness of plastics and http://www.nhml.com/i/resources_NHML_hardness_testing_fig2.gifelastomers

    www.engineeringpolymers.com/epbb/ch09.html


    http://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpghttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg


    Impact Testhttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg

    www.wmtr.com/Content/impact_testing.htm

    www.castingmanufacturers.com/facilities.asp


    Charpyhttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg impact test

    http://www.twi.co.uk/twiimages/jk71f2.gif


    การบ้าน http://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg: หาวิธีการคำนวณหาพลังงานที่เกิดจากการทดสอบแบบกระแทก

    www.steinwall.com/ART-impact-testing.html

    http://www.matweb.com/reference/images/izod_apparatus.gif


    Creep Testhttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg

    http://www.pktooling.co.uk/pk-images/gm-aerosol-creep-test-fixture.jpg

    www.twi.co.uk/content/jk81.html


    www.twi.co.uk/content/jk81.htmlhttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg

    www.engr.usask.ca/.../geoe118/geoe118.037.html


    Fatigue Testhttp://www.iun.edu/~geos/Zoran%20IUN/G%20101/Photos/Mohs%20%20scale.jpg

    http://www.surfaceng.com/photos/large/testing_fatigue1.jpg

    www.risoe.dk/afm/products/mechanical/fatigue.htm

    www.dynaflow-inc.com/Services/matr&d.htm


    http://www.engrasp.com/doc/etb/mod/fm1/stresslife/Figure5.gifhttp://www.engrasp.com/doc/etb/mod/fm1/stresslife/Figure5.gif


    ad