sciencetalk

Hallo allemaal,

Ik heb een vraagje aangaande deformatie. Stel we laten een onvervormbare kegel vallen op een vierkante metalen plaat. De kegel weegt 400 gram en heeft een platte punt met een straal van 3 mm (je zou in dit voorbeeld ook een cilinder kunnen pakken met een straal van 3 mm). De plaat is van staal (neem bijvoorbeeld S304) van 2 mm dik en ruim groot genoeg om te kunnen vervormen (zeg 20 cm bij 20 cm). De plaat is rondom ingeklemd waardoor er alle ruimte is om te vervormen, de kegel zou er zelfs doorheen kunnen gaan.

De kogel valt van 3 meter hoogte, en heeft dus een snelheid van afgerond 7,67 km/h wanneer deze de plaat raakt.

Als je alle materiaaleigenschappen van het staal weet (en de kegel is onvervombaar) kan je dan uitrekenen wat de (maximale) vervorming van de plaat zal zijn? En hoe hoe snel de kegel moet gaan om de plaat te doorboren?

RVS304

Treksterkte: 505 MPa

Vloeispanning: 215 MPa

Elasticiteitsmodulus: 200 GPa

Poisson ratio: 0.29

Charpy Impact: 325J

Shear modulus: 86 GPa

Dit zijn gevoelsmatig wat constanten die gebruikt kunnen/moeten worden. Ik heb het al geprobeerd te testen maar de maximale vervorming van een plaat is lastig (en onnauwkeurig) te meten. Ik blijf het idee hebben dat dit uit te rekenen moet zijn maar ook na heel wat speurwerk kom ik niks tegen wat mij verder kan helpen, en ik kan het maar niet loslaten

Misschien ben je hieriets mee. Ik zou verder googelen op 'punching force metal sheet' of iets dergelijks.

Bedankt voor je reactie, maar ik ben bang dat dit toch niet echt toepasbaar is. Ik ben op zoek naar de vervorming. Deze komt in je post niet naar voren. Het gaat daar over het slaan van nette, braamloze gaten in een plaat, over vervorming wordt verder niks gezegd.

Ik denk dat ik misschien iets uit de Charpy of de Izod test moet kunnen halen (bepalen impactsterkte), maar ik kom toch nog informatie tekort

Ja, ik zie je punt. Eigenlijk zou je de impactskracht moeten bepalen, en dan op een klassieke manier de vervorming bepalen. Maar als je behoud van energie toepast, zijn er twee onbekenden: de impactkracht wordt daar gevonden als functie van de afstand dat er een vervorming plaatsvindt. Als je iets vindt, laat je het dan weten?

Ja ik wat zitten rommelen. Ik heb een hele ruige meting gedaan van het geval wat ik bekijk. Ik bekijk geen vallende kegel maar ik dacht voor de overzichtelijkheid maak ik het voorbeeld zo eenvoudig mogelijk.

Ik heb dus met de kegel een snelheid van 7,5 m/s^2 gehaald en de kinetische energie is op dat moment 11,25 J. De kinetische energie gaat volledig op in arbeid W t.b.v. vervorming: W = F * dx

Nu heb ik het geprobeerd en krijg ik een dx (eigenlijk gewoon een deuk) van pak 'm beet een halve millimeter. Dit is om meerdere redenen lastig te meten. Maar laten we dit even aannemen. Dan krijg je dus F = W / dx = 11,25 / 0,0005 = 22,5 kN

Nu wil ik graag met theorie bewijzen dat die 0,5 millimeter ook daadwerkelijk klopt. En voor andere snelheden / gewichten (lees: kinetische energie) kunnen voorspellen wat de vervorming wordt. Door middel van de materiaaleigenschappen. Lastig...

-Edit-

Ja ik HEB wat zitten rommelen

Ik heb dus met de kegel een snelheid van 7,5 m/s gehaald (geen kwadraat, het is snelheid geen versnelling).

Heb er te lang naar zitten staren denk ik

En toch denk ik dat je uit energie-evenwicht niet geraakt aan wat je wilt.

W=F*dx, dus beiden zijn onbekend voor een bepaalde hoeveelheid energie. Ik denk dat je een hypothese moet doen over de vervorming (bijvoorbeeld elastica), die vervorming in functie van momenten, spanningen en dergelijk kan schrijven.