sciencetalk

hallo,

Weer een vraag ivm materialenleer...

Kerfwerking is het verschijnsel dat bvb een proefstaaf waarin een kerf is aangebracht doorsneden vertoont waarin het spanningsverloop er als volgt uitziet:



Stel dat de proefstaaf zich in een trekbank bevindt en dus louter op trek belast wordt.

Ik begrijp niet dat in de doorsnede waar de kerf zich bevindt het spanningsverloop er zo uitziet. wat mij logischer zou lijken is dat de spanning hoger zou zijn in die betreffende doorsnede, maar toch nog gelijkmatig verdeeld.

Want de twee kerven liggen symmetrisch tov de middellijn zodat er helemaal geen sprake is van een excentrische belasting. En toch piekt de spanning op de randen van de doorsnede.

Hoe komt dit?

Alvast bedankt

De oorzaak zou kunnen zijn,dat bij trekbanken de staaf wordt ingeklemd aan de buitenzijden en de trekkracht zodoende start op het buitenoppervlak en in een latere fase van het trekken er een gewijzigde spanningsverdeling optreedt met toch een blijvende hogere spanning naar de randen toe.Heb hier nooit een verklaring over gehoord,wel dit soort avonturen meegemaakt om dan te schrikken van de grote knal!

ik herinner mij dat je de situatie (trek en een cirkelvormig gat) theoretisch kunt uitrekenen, zie bijvoorbeeld p 5, en ook dat de piekspanning dan drie of twee keer groter is dan de gemiddelde spanning (ezelsbruggetje).

Ik heb het een keer uitgerekend met een rekenpakket:

Als ik zo verder denk over dit spanningsonderwerp,herinner ik me dat ik vroeger bij een trekproef eerst de curve volgens het spanningsdiagram van Hooke kon volgen,maar hierna bij het optreden van de vloeispanning de gevolgtrekking maakte dat de diameter afnam en de staaf niet knapte en dat daarom in de eindfase in een heel kort tijdsverloop de hoogste spanning werd bereikt als de elasticiteits modulus is bereikt, die voor staal 2.100.000 kg/cm2 (210.000 N/mm2)bedraagt,terwijl Hooke gaat tot het bereiken van vloeispanning (als ik me goed uitdruk) van zo'n 4000 kg/cm2 bij een in evenredigheid verlopend spannings-rek-diagram.

In mijn studieboek wordt gezegd:"

"de Emodulus van een materiaal is de spanning,die zou ontstaan als het materiaal tot een dubbele lengte zou worden uitgerekt".

Ik maakt toen de notitie: "en een zeer geringe doorsnede"

Het boek gaat verder dat een dergelijke spanning in de meeste materialen onbestaanbaar is en geeft de voorkeur aan Hooke en zegt dat de Emod.de materiaalconstante uit zijn wet is!

Als je het staafje belast, dan komt er inderdaad een spanning op het staafje. Met de aanname dat het materiaal homogeen is, moet de spanning door elke doorsnede aan elkaar gelijk zijn. Door de kerf is er in feite minder oppervlak waar de kracht doorheen kan en dat resulteert in een hogere spanning.

En op de randen van de kerf is de spanning vele malen hoger, want de spanning die aan de rechterkant van de kerf is, moet om de kerf heen. Daardoor heb je een hoge piek aan de randen. Hoeveel keer de spanning hoger is, ligt aan de geometrie van de kerf

Kan iemand mij vertellen of er verschil van invloed is van kerfwerking op gehard staal t.o.v. gewoon staal? Omdat de Emodulus van gehard staal gelijk is aan dat van onbehandeld staal zou het volgens mij geen verschil moeten zijn.

Kan iemand mij vertellen of er verschil van invloed is van kerfwerking op gehard staal t.o.v. gewoon staal? Omdat de Emodulus van gehard staal gelijk is aan dat van onbehandeld staal zou het volgens mij geen verschil moeten zijn.

Er is wel degelijk een verschil tussen gehard staal en gewoon staal. Gehard staal is veel gevoeliger voor kerfwerking dan gewoon staal. De E-modulus is wel gelijk, maar gewoon staal is taaier dan gehard staal waardoor kerfwerking minder invloed heeft.