Miksi pallografiittimateriaalit epäonnistuvat leikkautumisessa vääntyessään?

Question

view on stackexchange narkive permalink

Luin Beerin ja Johnstonin kirjaa Mechanics of Materials. Kirjoittaja huomauttaa vääntöluvussa, että pallografiittimateriaalit epäonnistuvat yleensä leikkauksessa, ja hauraat materiaalimateriaalit ovat jännitteitä heikommat kuin leikkauksessa. vääntöä varten pallografiittimateriaalista valmistettu pyöreä akseli rikkoutuu pitkin sen pitkittäisakselia kohtisuorassa olevaa tasoa ja hauras materiaali rikkoutuu pintoja pitkin muodostaen kulman 45 ° pituusakselin kanssa.

En voinut saada selville miten ne tulevat se, että pallografiittimateriaali epäonnistuu leikkauksessa ja hauras materiaali jännityksessä. Onko ideoita? Kiitos.

Answer 1

view on stackexchange narkive permalink

Mikromurtumamurtumateorian tukena, mitä suunnittelun esittelykirjassa yrität vihjailla, on Mohrin piirin seurauksia. Havainnollistamiseksi Wikipediasta:

Kuten näette, kun sinulla on stressi x-suunnassa, stressi y- suuntaan ja leikkausjännitykseen, voit muuntaa jännityksen uudeksi mielivaltaiseksi akseliksi (x 'ja y'), jolla on erilainen normaali- ja leikkausjännitys. Perustoiminnot ratkaisevat nämä voimat:

$$ \ sigma_n = \ frac {1} {2} (\ sigma_x + \ sigma_y) + \ frac {1} {2} (\ sigma_x - \ sigma_y) \ cos 2 \ theta + \ tau_ {xy} \ sin 2 \ theta $$

$$ \ tau_n = - \ frac {1} {2} (\ sigma_x - \ sigma_y) \ sin 2 \ theta + \ tau_ {xy} \ cos 2 \ theta $$

Jos akseli on puhdas vääntö, yhtälöt yksinkertaistuvat:

$$ \ sigma_n = \ tau_ { xy} \ sin 2 \ theta $$$$ \ tau_n = \ tau_ {xy} \ cos 2 \ theta $$

Jos ensisijainen vikamenetelmä on leikkaushäiriö, kuten useimpien pallografiittimateriaalien tapauksessa , niin tämä tapahtuu, kun katsomme akselia, jossa $ \ theta = 0 $, ja jännitys on kokonaan leikkaus. Kuitenkin, jos katsomme akselia, jossa $ \ theta = 45 $ °, stressi on kaikki jännityksen normaalissa stressissä. Tässä tapauksessa, kun materiaali epäonnistuu helposti jännityksessä, se epäonnistuu tässä suunnassa.

Todellinen maailma on itse asiassa monimutkaisempi mikrohalkeamamurtumateorian, stoikastisten menetelmien ja väsymisstressin avulla. Suunnittelussa tämä on kuitenkin pidettävä mielessä - pelkkä leikkausjännitys ei tarkoita, että hauras materiaali pystyy käsittelemään vetovoimia. Konesuunnittelukirjan johdantona tämä on yksinkertaisesti saada sinut tietämään tämä ilmiö ja tietämään, että eron pitäisi olla. Tämän käsittelemiseksi tosielämässä hauraisiin materiaaleihin käytettäisiin suunnittelukriteerimenetelmiä, kuten Mohr-Coulombin teoria, kun taas sitkeisiin materiaaleihin käytetään von Misesin tuottokriteereitä. . Ryömintää käytetään muoveissa. Mukava yhteenveto muista menetelmistä on lueteltu Coloradon osavaltiossa.