Materiaalkunde 1 of MAT1. Eerstejaars vak IPO op HAN / Hogeschool van Arnhem en Nijmegen.
Basiskennis materiaalkunde, materiaaleigenschappen, terminologie.
Bevat ook een lijst met vertalingen van termen en een uitleg van de spanning-rek grafiek.
Mijn cijfer voor dit vak: 9,2.
Gebaseerd op tekstbo...
§1.2 Mechanische eigenschappen:
Elastic modulus or Young's modulus, E: Elasticiteitsmodulus.
Mate van stijfheid van het materiaal.
Hoge E = stijf, buigt terug na vervorming(staal)
Lage E = zacht, blijft vervormd(elastomeren)
Yield strength, σy:y:
Punt waarop een materiaal blijvend vervormt.
Hoge Sy = Moeilijk om permanent te vervormen(titanium)
Lage Sy = makkelijk te vervormen(lood)
Tensile strength, σy:ts:
Punt waarop materiaal breekt(maximale kracht die materiaal kan dragen)
Ductility
Mate van vervorming voordat materiaal breekt
Density, rho:
Dichtheid oftewel hoeveelheid massa per volume
Fracture Toughness / Kerfslagwaarde, K1c:
Weerstand tegen slag/stoot/vallen.
Hoge K1c = Breekt niet makkelijk na impact(Staal)
Lage K1c = Breekt erg makkelijk na impact(Glas)
§1.3 Design limiting property:
Kritieke waarde waaraan het materiaal móét voldoen om gebruikt te kunnen worden voor dit
ontwerp.
Bijvoorbeeld:
Een ontwerp vereist een stevig materiaal dat een temperatuur van 500 graden Celsius kan verdragen.
Alle materialen die minder dan dat aan kunnen vallen dan af.
De materiaalkeuze voor het object wordt dan dus gelimiteerd door de benodigde
materiaaleigenschappen.
1
,§2.2 Materiaalfamilies + eigenschappen + voorbeelden:
Glas
Amorfe stoffen
Lage fracture toughness
Transparant
Hoge hardheid
Corrodeert niet
Elektrische isolator
Lage K1c-waarde(breekt snel)
Voorbeelden:
- Soda-glas (vensterglas)
- Borosilicaat (Pyrex / Ovenschalen)
Metaal
Hoge E-modulus
Goede geleiders
Hoge K1c-waarde
Vatbaar voor corrosie
Kan in legeringen worden gebruikt om yield strength te verhogen
Voorbeelden:
- koper (elementair)
- staal (legering)
Keramiek
Hoge E-modulus en hardheid
Corroderen bijna niet
Goede elektrische isolatoren
Lage K1c-waarde(breekt snel
Voorbeelden:
- Porselein
- Alumina
- Siliciumcarbide
Polymeren
Lage relatieve dichtheid
Lage E-modulus
Eigenschappen afhankelijk van temperatuur
Makkelijk te bewerken
Voorbeelden:
- Polyamiden
- Polycarbonaat
Elastomeren
Extreem lage E-modulus
Kunnen ver uitrekken
Voorbeelden:
- Neopreen
- Butylrubbers
2
,Hybrides
Combinatie van twee of meerdere materialen
Duur
Moeilijk te bewerken
Veel natuurlijke materialen zijn hybrides
Voorbeelden:
- Carbon fiberboard
- Foams
§3.2 Original design & redesign
Original design: Een totaal nieuw ontwerp voor een nieuw concept
Redesign: Begint met bestaand product en verbetert het
§3.4 Selecteren van materialen
Translation: De ontwerpeisen vertalen naar concrete materiaaleisen.
Functie: Wat is het doel van het product?
Constraints: Harde eisen aan het gewenste materiaal: Moet minimaal een E van x hebben,
moet doorzichtig zijn, etc.
Objectives: Doelen voor het ontwerp. Denk aan: Zo goedkoop mogelijk, zo licht mogelijk,
etc.(minmaxen)
Free variables: Welke parameters kan de ontwerper vrij veranderen?
Daarna:
Screening using constraints: ongeschikte materialen elimineren
Ranking using $objective: Vind de beste materialen uit de voorselectie voor $objective
Seek documentation: Onderzoek de resulterende lijst aan materialen verder om tot
een eindselectie uit te komen.
§4.1 Stiffness, Strength, Density
Stiffness:
Weerstand tegen elastische vervorming. Materiaal gaat terug naar oorspronkelijke
vorm als stress wordt verwijderd.
Wordt gedefiniëerd door de elasticiteitsmodulus E.
Strength:
Weerstand tegen permanente vervorming en breuk.
Wordt gedefiniëerd door de yield strength/elastic limit σ y of Tensile Strength σTS.
Stiffness, Strength en Density zijn de 3 belangrijkste mechanische eigenschappen.
3
, Stress/Belasting: Wordt op materiaal toegepast door het te belasten.
Strain/spanning: Reactie op stress: materiaal vervormt.
Density(M) & Stiffness(E) zijn afhankelijk van stijfheid van atoombindingen, mate van pakking
en atoommassa's.
§4.2 Definities en formules
Density, ρ, kg/m3:
Massa per volume-eenheid, vaak g/cm3 of kg/m3
Mode of loading:
Tension Trekstang/kabels, bv in hangbruggen
Compression Kolom, bv betonnen pilaren in gebouwen
Bending Draagbalk - Stalen balken in daken
Torsion Draaischacht - Aandrijfschacht auto of draaibank
Pressure Omhulsel - Duikboten, autobanden
Tensile stress, σy:, MPa:
Spanning. Kracht loodrecht op vlak. Vanaf de andere kant van het object komt een
reactiekracht. Alle vlakken loodrecht op deze kracht dragen de belasting.
A: Oppervlakte van de belaste doorsnede loodrecht op kracht in m 2
σ: Tensile stress in MN/m2 of MPa (106 N/m2)
F: Kracht in Newton
F
σ=
A
Shear stress, τ, MPa:
Schuifspanning. Kracht parallel aan vlak. Drie reactiekrachten nodig om in evenwicht
te blijven.
τ: Shear stress in MPa
Fs: Kracht in Newton
A: Oppervlakte doorsnede van object in m2
Fs
τ=
A
Hydrostatic pressure, p, MPa:
Hydrostatische druk. Een gelijke kracht op alle zijden van het object.
Elk vlak in het object ondervindt dezelfde stress.
p: Hydrostatische druk op object
F: Kracht in Newton
A: Oppervlakte van vlak
F
p=
A
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller asoftbird. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.25. You're not tied to anything after your purchase.
