sciencetalk

Hallo allemaal,

Ik ben aanstaand tweedejaars werktuigbouwkunde student en heb het afgelopen jaar geleerd hoe je sterkteberekeningen doet. Ik heb die kennis al meerdere malen nuttig toegepast, maar heb bij het berekenen op doorbuiging steeds de tensile strength in plaats van de flexural strength gebruikt, bij gebrek aan data. Nu kwam ik erachter dat bij bepaalde materialen deze waarden bijzonder veel van elkaar kunnen verschillen, en ik vroeg me af waarom.

Om een voorbeeld te geven, in een datasheet van een bepaalde hars van DSM staat een tensile strength van 87 MPa tegenover een flexural strength van 142 MPa.

Nu redeneerde ik, de buigsterkte is afhankelijk van de trek- en de druksterkte, maar de ketting is zo sterk als de zwakste schakel, dus waarom is de buigsterkte hoger dan de treksterkte? De buigsterkte is immers de trek- of druksterkte in de uiterste vezel, welke lager is. Nu bedacht ik me dat dit kan komen doordat de kant die gecomprimeerd wordt harder tegenwerkt (meer kracht 'opneemt') dan de kant waaraan getrokken wordt. Zou dit de verklaring kunnen zijn?

Hier kan meteen nog wel een kleine vraag bij: waarom wordt op datasheet wel altijd de treksterkte genoemd, maar niet de druksterkte? Op het internet is ook veel meer te vinden over treksterkte dan buigsterkte, hoe komt dit?

Alvast bedankt!

Buigsterkte

De buigsterkte van een materiaal wordt gedefinieerd als het vermogen om weerstand te bieden tegen vervorming onder belasting. Voor materialen die sterk vervormen, maar niet breken, de belasting bij breuk, meestal gemeten bij 5% vervorming van de buitenzijde, wordt gerapporteerd als de buigsterkte. De test balk is onder drukspanning bij het holle (concave) oppervlak en trekspanning op de bolle (convexe) oppervlak.

Treksterkte

De treksterkte van een materiaal (engels: Tensile strength) is een mechanische eigenschap die de spanning weergeeft die optreed bij sterke plastische vervorming. Blijft deze spanning gehandhaafd dan zal het materiaal breken. Het breken van het materiaal wordt voorafgegaan door insnoering. uitzonderingen hierop zijn zeer brosse materialen die direct breken alvorens in te snoeren.

Veel gebruikt is de 0,2% rekgrens of Rp 0,2. Deze grens geeft aan bij welke waarde een materiaal het elastische gebied verlaat en het plastische gebied betreed. Eenmaal in het plastische gebied is een gedeelte van de vervorming in het materiaal permanent.

Drukvastheid

De drukvastheid (engels: Compressive strength) van een materiaal staat voor het vermogen waarmee axiale krachten kunnen worden weerstaan. De grote van de drukvastheid wordt bepaald door het materiaal in axiale richting samen te drukken. Het punt waarbij het materiaal het begeeft, in geval van beton is dat barsten en bij een kunststof is dat knikken of permament vervormen, is de waarde van de drukvastheid.

Wimpie44 schreef:Treksterkte

De treksterkte van een materiaal (engels: Tensile strength) is een mechanische eigenschap die de spanning weergeeft die optreed bij sterke plastische vervorming. Blijft deze spanning gehandhaafd dan zal het materiaal breken. Het breken van het materiaal wordt voorafgegaan door insnoering. uitzonderingen hierop zijn zeer brosse materialen die direct breken alvorens in te snoeren.

Veel gebruikt is de 0,2% rekgrens of Rp 0,2. Deze grens geeft aan bij welke waarde een materiaal het elastische gebied verlaat en het plastische gebied betreed. Eenmaal in het plastische gebied is een gedeelte van de vervorming in het materiaal permanent.

Zou "Blijft deze spanning toenemen, dan zal het materiaal breken." hier niet beter zijn?

"Gehandhaafd" klinkt precies alsof de spanning ergens constant blijft tijdens een trektest, dat bracht mij even in verwarring

Bij een trektest vertrek je van spanning 0 N/mm² , ga je over van elastisch naar plastisch gebied , en als je de spanning maar genoeg laat toenemen zal het materiaal breken. Niet als je een bepaalde spanning handhaafd.

Dat is allemaal natuurlijk nog geen antwoord op ktf zijn vraag

mcs51mc schreef:Zou "Blijft deze spanning toenemen, dan zal het materiaal breken." hier niet beter zijn?

"Gehandhaafd" klinkt precies alsof de spanning ergens constant blijft tijdens een trektest, dat bracht mij even in verwarring

Nuja, hij zal ook breken als de spanning hetzelfde blijft, door middel van kruip, maar dat is meestal niet de bedoeling bij een trekproef

Dat is allemaal natuurlijk nog geen antwoord op ktf zijn vraag

Nee, helaas. Ik heb zelf nog wel verder gezocht, maar heb er niets over kunnen vinden. De hierbovengenoemde definities ken ik wel, maar het ging me om de relatie hiertussen: hoe komt het dat de buigsterkte groter kan zijn dan de treksterkte, terwijl de buigsterkte van de treksterkte afhankelijk is, bij buigen heb je zowel te maken met trek als druk. Gaat daar misschien mijn redenering al fout?

De "Weibull-verdeling" wordt gebruikt om het verschil tussen de treksterkte en de buigsterkte aan te tonen. Daarbij wordt ook de "afgeleide treksterkte" van de buigsterkte die in specs voorkomen in relatie gebracht tot de treksterkte bij buiging.

De aanwezigheid van een spanningsgradient bij een buigtest resulteert in een toename van de treksterkte tov de treksterkte die je bepaald wordt bij een trektest met uniforme spanning.

De verklaring van het verschil tussen buigsterkte, treksterkte, druksterkte e.d. valt onder mechanical engineering: materiaal kenmerken.

De aanwezigheid van een spanningsgradient bij een buigtest resulteert in een toename van de treksterkte tov de treksterkte die bepaald wordt bij een trektest met uniforme spanning.

Bedenk dat bij treksterkte de belasting op de doorsnede werkt in axiale richting. Bij buiging ontstaat trekspanning aan de bolle kant en drukspanning aan de holle kant, echter dit alleen is niet correct. Er treedt ook een spanningscomponent op in een andere richting. Je kan dus niet algemeen stellen dat de treksterkte gelijk is aan de buigsterkte. De buigsterkte kan bij materialen hoger zijn dan de trek- en druksterkte. Er zijn ook materialen waarbij dit niet van toepassing is.

Met behulp van de "Weibull-verdeling" kan je aantonen dat materiaal specificaties die zijn afgeleid van testresultaten onbetrouwbaar kunnen zijn en dat voor elke specificatie van het materiaal, een specifieke test moet worden uitgevoerd.