Samenvatting voor het vak Materialen 2 dat gegeven wordt in het tweede semester van het eerste jaar interieurvormgeving.
Dit document bevat zowel een samenvatting als voorbeeldvragen voor het examen.
DEEL 1
BESPREKING VAN ENKELE EIGENSCHAPPEN VAN MATERIALEN
MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN
Mechanische eigenschappen van een materiaal hebben betrekking op het gedrag van de materialen onder
invloed van krachten.
DE TREKPROEF
Bij de trekproef wordt op een trekbank een proefstaaf met genormaliseerde afmetingen onderworpen aan
een geleidelijk toenemende trekkracht tot hij breekt.
Doel: het trekkracht-verlengingsdiagram of spannings-rekdiagram op stellen van een materiaal.
Bij het begin van de proef is de verlenging ∆𝑙𝑙 van de staaf rechtevenredig met de trekkracht 𝐹𝐹. Dit is het
lineaire gedeelte of het evenredigheidsgebied OA.
Indien de trekproef in het punt A of onder het punt A onderbroken zou
worden, zouden we vaststellen dat de staaf tot zijn oorspronkelijke
lengte terugkeert. De trekstaaf is niet blijvend vervormd. Het punt A
geeft de evenredigheidsgrens van een materiaal aan.
Voorbij het punt A verloopt het diagram volgens een gebogen lijn, de
verlenging neemt sneller toe dan in het gebied OA. Bij het onderbreken
van de proef stellen we vast dat bij geleidelijke ontlasting de
oorspronkelijke curve niet meer gevolgd wordt. Er wordt een ongeveer
rechte lijn gevormd, evenwijdig met de belastingslijn OA, tot in het punt
D.
De trekstaaf behoudt dan een blijvende verlening OD ➛ een plastische
vervorming.
Trekkracht opnieuw opvoeren, diagram verloopt volgens DC. Vanaf C verloopt de curve volgens CB, zonder
tussenontlasting. De trekkracht neemt toe tot een maximale waarde Fmax in het punt B.
Na het bereiken van het maximum punt B stellen we vast dat de dwarssectie van de
proefstaaf aanzienlijk kleiner wordt in het midden ➛ een insnoering. Wanneer dit
inzet daalt de belasting op de proefstaaf (minder kracht nodig om ze uit te rekken).
Vanaf B krijgen we een afbuiging naar beneden. Dit gaat voort tot de staaf breekt.
DE SPANNING
= De spanning (𝜎𝜎) is kracht (F) gedeeld door het oppervlak (A) waarop de kracht werkt.
Soorten spanning en kracht:
- Trekspanning: een voorwerp uittrekken onder invloed van een trekkracht
- Drukspanning of een druk: een voorwerp samendrukken of vergruizen onder invloed van een
drukkracht
- Schuifspanning: constructieonderdelen doen spijlen onder invloed van een schuifkracht
- Torsiespanning: een voorwerp verwringen onder invloed van een torsiekracht
- Buigspanning: een voorwerp buigen
Bij de trekproef is de (trek)spanning de trekkracht F gedeeld door de oorspronkelijke doorsnede Ao van de
𝐹𝐹
proefstaaf: 𝜎𝜎 =
𝐴𝐴𝑜𝑜
D.m.v. de oorspronkelijke dwarsdoorsnede (Ao) kunnen we dus elke belasting (F) uitgeoefend op de proefstaaf
in een spanning omrekenen.
,DE REK
= De verlenging ∆𝑙𝑙 gedeeld door de oorspronkelijke lengte 𝑙𝑙𝑜𝑜 . Dit wordt uitgedrukt in een percentage.
∆𝑙𝑙 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣
Formule: 𝜀𝜀 = × 100 = × 100
𝑙𝑙𝑜𝑜 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙
Opmerking: 𝜎𝜎 en 𝜀𝜀 zijn onafhankelijk van de afmetingen van de proefstaaf
Legende:
- De treksterkte 𝜎𝜎𝑡𝑡
- De elasticiteitsgrens 𝜎𝜎𝐸𝐸
- De 0,2%-rekgrens of 𝜎𝜎0,2 − 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔
- De elasticiteitsmodulus van Young E
- De breukrek 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏
- De insnoering 𝜓𝜓
ENKELE BELANGRIJKE MATERIAALEIGENSCHAPPEN AFGELEID UIT DE TREKPROEF
De treksterkte
= De verhouding tussen de maximale trekkracht Fmax (punt B) en de oorspronkelijke doorsnede van de
proefstaaf Ao. Een indicatie voor de sterkte van materialen
𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
Formule: 𝜎𝜎𝑡𝑡 =
𝐴𝐴𝑜𝑜
De elasticiteitsgrens
= De spanning waarbij er voor het eerst plastische deformatie optreedt. Bij hogere spanningen dan 𝜎𝜎𝐸𝐸 treedt
rek op die naderhand niet meer verdwijnt.
De 0,2%-rekgrens
= De spanning waarbij plastische deformatie inzet laat zich niet altijd exact bepalen. Daarom gebruikt men in
de praktijk meestal de spanning waarbij een blijvende rek van 0,2% is opgetreden.
De elasticiteitsmodulus van Young E
= De constante verhouding van het lineaire gedeelte van de spanning (𝜎𝜎) tot rek (𝜀𝜀). Ook gegeven door de
helling van het spanningsrekdiagram in het elastische gebied. Het is een maat voor de stijfheid van een
materiaal.
∆ 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 ∆𝜎𝜎
Formule: 𝐸𝐸 = = 𝐸𝐸 = 𝑡𝑡𝑡𝑡 𝛼𝛼
∆ 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 ∆𝜀𝜀
Opmerking: bij de materiaalkeuze is dit van groot belang.
Het bepaalt de elastische doorbuiging van een constructie-
element onder belasting. Polymeren hebben een zeer lage
stijfheid, ze kennen geen lineair elastisch gebied.
De breukrek
, Niet bepaald uitgaande van het spanningsrekdiagram, maar vanuit de gebroken proefstaaf. Deze wordt
gevonden door de beide delen van de gebroken proefstaaf weer aan elkaar te passen en dan de totale
meetlente te bepalen.
𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏−𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑏𝑏𝑏𝑏 −𝑙𝑙𝑜𝑜
Formule: 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏 = × 100% = × 100%
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑜𝑜
= Het is een maat voor de taaiheid van een materiaal.
- Taai materiaal: een materiaal dat slechts na sterke blijvende vervorming breekt
- Bros materiaal: een materiaal dat al bij geringe blijvende vervorming breekt
De insnoering
Gevonden uitgaande van het verschil tussen de oorspronkelijke dwarsdoorsnede en de doorsnede op de plaats
waar de proefstaaf is ingesnoerd en gebroken.
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜−𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝐴𝐴𝑜𝑜 −𝐴𝐴𝑏𝑏𝑏𝑏
Formule: 𝜓𝜓 = × 100% = × 100%
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝐴𝐴𝑜𝑜
Opmerking: materialen met een breukrek of een insnoering < 10% gelden als moeilijk vervormbaar, dus bros.
Kunnen niet ver worden uitgerekt zonder te breken. Metalen die geschikt zijn om te worden omgevormd
d.m.v. koudbuigen en koudtrekken, bezitten een breukrek tussen de 30% en 50%, dus taai. Sommige
kunststoffen vertonen een extreem hoge breukrek > 100%.
Keramische materialen laten in trekproeven een verwaarloosbaar kleine verlening en insnoering zien, niet of
nauwelijks vervormbaar.
DE KERFSLAGPROEF
De slagvastheid van een materiaal geeft aan in welke mate dat materiaal bestand is tegen schokbelasting, ook
wel slag- of stootbelasting genoemd.
= De slagvastheid is de energie nodig om een gegeven volume of een gegeven doorsnede materiaal te doen
breken.
De proef die wordt gebruikt om de weerstand van een materiaal te meten tegen breuk bij stotende belasting is
de kerfslagproef.
Principe:
Een proefstaaf voorzien van een inkerving (op die plaats wordt
de breuk ingeladen) wordt door een slaghamer met één slag
gebroken. Uit het gemeten hoogteverschil berekent met de
kerfslagwaarde (Ks).
Begin proef: slaghamer wordt tot op een bepaalde hoogte (h1)
boven de proefstaaf opgetrokken en van daaruit losgelaten. Na
het breken van de staaf zwaait de hamer verder tot op een
kleinere hoogte (h2). De slagarbeid werd aan de hamer
onttrokken.
Formule slagarbeid: 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝ë𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 (ℎ1 ) −
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝ë𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 (ℎ2 ) = 𝑚𝑚𝑚𝑚 (ℎ1 − ℎ2 ) = 𝐺𝐺 (ℎ1 − ℎ2 ) met G als gewicht slaghamer.
𝐺𝐺 (ℎ1 −ℎ2 )
Formule kerfslaggetal: 𝐾𝐾𝑠𝑠 = met Ao als de kleinste
𝐴𝐴𝑜𝑜
dwarsdoorsnede nl. op de plaats van de kerf. Hoe groter Ks, hoe beter een
materiaal bestand is tegen een stotende belasting. Enkel vergelijkbaar
wanneer proefstaven van dezelfde vorm gebruikt worden.
DE HARDHEISPROEVEN
DE KRASPROEF, DE HARDHEIDSSCHAAL VAN MOHS
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper MartheOosterlynck. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €9,99. Je zit daarna nergens aan vast.
