Samenvatting
Samenvatting Materials - Engineering science, processing and design
Nederlandstalige samenvatting van de essentie uit de hoofdstukken 1 t/m 4.
[Meer zien]Voorbeeld 5 van de 25 pagina's
Voorbeeld 5 van de 25 pagina's
In winkelwagengesponsord bericht van onze partner
Gekoppeld boek
Titel boek:
Auteur(s):
- Uitgave:
- ISBN:
- Druk:
Voorbeeld van de inhoud
MaterialsENGINEERING, SCIENCE, PROCESSING AND DESIGN
Michael Ashby, Hugh Shercliff and David Cebon
,Inhoud
Chapter 1 Introduction: materials – history and character..................................................................... 4
1.1 Materials, processes and choice ................................................................................................... 4
1.2 Material properties ....................................................................................................................... 4
Mechanical properties..................................................................................................................... 4
Thermal properties .......................................................................................................................... 4
Electrical, magnetic and optical properties ..................................................................................... 4
Chemical properties ........................................................................................................................ 5
1.3 Design-limiting properties ............................................................................................................ 5
1.4 Summary and conclusions ............................................................................................................. 5
Chapter 2 Family trees: organising materials and processes .................................................................. 5
2.2 Getting materials organised: the materials tree ........................................................................... 5
Classifying materials ........................................................................................................................ 5
2.3 Organising processes: the process tree......................................................................................... 7
Classifying processes ....................................................................................................................... 7
2.4 Process-property interaction......................................................................................................... 8
2.5 Material property charts ............................................................................................................... 8
2.6 Computer-aided information management for materials and processes .................................... 9
2.7 Summary and conclusions ............................................................................................................. 9
Chapter 3 Strategic thinking: matching material to design................................................................... 10
3.2 The design process ...................................................................................................................... 10
Original design .............................................................................................................................. 10
Redesign ........................................................................................................................................ 10
3.3 Material and process information for design .............................................................................. 11
3.4 The strategy: translation, screening, ranking and documentation ............................................. 11
Translation .................................................................................................................................... 12
Screening ....................................................................................................................................... 12
Ranking.......................................................................................................................................... 12
Documentation ............................................................................................................................. 12
3.5 Examples of translation ............................................................................................................... 12
3.6 Summary and conclusions ........................................................................................................... 13
Chapter 4 Stiffness and weight: density and elastic modules ............................................................... 13
4.1 Introduction and synopsis ........................................................................................................... 13
4.2 Density, stress, strain and modules............................................................................................. 13
Density .......................................................................................................................................... 13
Modes of loading .......................................................................................................................... 14
2
, Stress ............................................................................................................................................. 14
Strain ............................................................................................................................................. 15
Stress-strain curves and modules.................................................................................................. 15
Hooke’s Law in three dimensions.................................................................................................. 16
Elastic energy................................................................................................................................. 17
Measurement of Young’s modulus .............................................................................................. 17
Stress-free strain ........................................................................................................................... 17
4.4 The science: what determines stiffness and density? ................................................................. 17
Atom packing in metals and the unit cell ...................................................................................... 17
Metaalbinding ............................................................................................................................... 18
Ionbinding...................................................................................................................................... 18
Atom packing in ceramics.............................................................................................................. 19
Atom packing in glasses................................................................................................................. 19
Atom packing in polymers ............................................................................................................. 19
Cohesive energy and elastic moduli .............................................................................................. 20
The elastic moduli of elastomers .................................................................................................. 21
Temperature-dependence of polymer moduli: the glass transition temperature ....................... 21
Origin of density ............................................................................................................................ 22
Density and modulus of metallic alloys ......................................................................................... 22
4.5 Manipulating the modulus and density ...................................................................................... 22
Composites .................................................................................................................................... 22
Foams ............................................................................................................................................ 23
4.7 Summary and conclusions ........................................................................................................... 23
Formules H4 ...................................................................................................................................... 24
3
,Chapter 1 Introduction: materials – history and character
1.1 Materials, processes and choice
Om iets te maken heb je een proces nodig dat in overeenstemming is met het materiaal dat je van
plan bent te gebruiken. Soms is het proces dominant en moet er een overeenkomende
materiaalmaat gevonden worden.
1.2 Material properties
Mechanical properties
De elastische stijfheid wordt deels bepaald door de vorm en deels door de eigenschap van het staal:
de elasticiteitsmodulus (E). Materialen met een hoge E (zoals staal) zijn van zichzelf stijf, de
materialen met een lage E (zoals polyethyleen) zijn dat niet.
Blijvende vervorming heeft te maken met kracht, niet stijfheid. Het gemak waarmee iets permanent
vervormd wordt is afhankelijk van de vorm en van een andere eigenschap van het staal: zijn
vloeisterkte (σy). Hoge vloeisterkte: moeilijk te vervormen. Als materialen vervormen, worden ze
sterker (work hardening), maar er is een uiterste limiet waarboven het materiaal faalt: de
treksterkte, σts. Hoge hardheid geeft krasbestendigheid en slijtvastheid.
Snel breken: broos; niet snel breken: stevig / hard. De weerstand van materialen tegen scheuren en
breken wordt daarom gemeten door de breuksterkte (K1c). Hoge K1c betekent hard materiaal.
Voor bijna alles dat beweegt, draagt het gewicht een brandstofboete. Het minimaliseren van het
gewicht heeft veel te maken met slim ontwerpen, maar ook met de materiaalkeuze.
Thermal properties
Er zit een begrenzingstemperatuur op materialen die de maximale servicetemperatuur wordt
genoemd (Tmax), waarboven het gebruik ervan onpraktisch is.
De meeste materialen zetten uit als ze verwarmd worden, maar in verschillende hoeveelheden
afhankelijk van hun thermische uitzettingscoëfficiënt, α.
Twee eigenschappen van materiaal zijn: thermische geleidbaarheid (λ) en warmtecapaciteit (Cp). De
thermische geleidbaarheid meet de snelheid waarmee warmte door het materiaal stroomt als de ene
kant heet is en de andere koud. Hoge λ: warmte van de ene naar de andere plaats geleiden. Lage λ:
huizen isoleren, verminderen het energieverbruik van koelkasten en diepvriezers.
Als er beperkte tijd is, is de warmtecapaciteit van belang. Het meet de hoeveelheid warmte die nodig
is om de temperatuur van het materiaal met een bepaalde hoeveelheid te laten stijgen. Hoge Cp:
vereist veel warmte om temperatuur te veranderen.
Even na het aansteken is het onderste oppervlak heet – na even warmt het midden op – later warmt
de bovenkant op – daarna gaat het ijs bovenop smelten. Voor een bepaalde dikte van de plaat is de
tijd omgekeerd evenredig met de thermische diffusiviteit (a) van het materiaal van de plaat.
Electrical, magnetic and optical properties
Geleiding is niet altijd goed. Isolatoren moeten belasting dragen, warmte verdragen en een vonk
overleven als die er is. De eigenschap die hierbij hoort, is weerstand (ρe), het omgekeerde van
elektrische geleidbaarheid (κe).
Elektrische stromen induceren magnetische velden; een bewegende magneet brengt in nabije
geleider een elektrisch stroom mee. ‘Harde’ magnetische materialen zijn moeilijk te demagnetiseren
4
, als ze eenmaal magnetisch zijn. De belangrijkste eigenschap hier is de remanentie: maat voor de
intensiteit van het behouden van magnetisme. ‘Zachte’, magnetische materialen zijn makkelijk te
magnetiseren en demagnetiseren. De belangrijkste eigenschap hier is de verzadigingsmagnetisatie:
die meet hoe groot een veld het materiaal kan geleiden.
Ondoorzichtige materialen reflecteren licht, transparante materialen breken het en sommige
materialen hebben het vermogen om bepaalde golflengten te absorberen terwijl anderen vrij kunnen
passeren.
Chemical properties
Producten moeten vaak functioneren in risicovolle omgevingen. Een product moet gemaakt zijn van
materialen (of op zijn minst bedekt met materialen) die de omgeving waarin ze werken kunnen
verdragen. We meten zulke materiaaleigenschappen op een schaal van 1 tot 5, beschouwd als de
intrinsieke weerstand van een materiaal.
1.3 Design-limiting properties
Prestaties van een component zijn beperkt door de materiaaleigenschappen. Dit betekent dat de
waarden van ontwerp-beperkende eigenschappen (= bepalend voor het functioneren van het te
ontwerpen product) aan bepaalde doelen moeten voldoen, om een gewenst prestatieniveau te
bereiken. Degene die dat niet doen, zijn niet geschikt
1.4 Summary and conclusions
Het ontwerp van de techniek is afhankelijk van materialen die door processen worden gevormd,
verbonden en voltooid. Ontwerpvereisten definiëren de vereiste prestaties van de materialen,
uitgedrukt als streefwaarden voor bepaalde ontwerp-beperkende eigenschappen. Er wordt een
materiaal gekozen omdat het eigenschappen heeft die aan deze doelen voldoen en in
overeenstemming is met de processen die nodig zijn om vorm te geven, eraan deel te nemen en het
af te maken.
Dit hoofdstuk introduceerde enkele ontwerp-beperkende eigenschappen: fysische eigenschappen
zoals dichtheid, mechanische eigenschappen zoals modulus en vloeisterkte en functionele
eigenschappen, zoals die eigenschappen die het thermische, elektrische, magnetische en optische
gedrag beschrijven.
Chapter 2 Family trees: organising materials and processes
2.2 Getting materials organised: the materials tree
Classifying materials
Het is gebruikelijk om de materialen van engineering te classificeren in de zes families: metalen,
kunststoffen, elastomeren, keramieken, glas en hybriden (composietmaterialen gemaakt door twee
of meer van de anderen te combineren). De leden van een familie hebben bepaalde
gemeenschappelijke kenmerken: vergelijkbare eigenschappen, vergelijkbare verwerkingsroute en
soms vergelijkbare toepassingen.
5
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, creditcard of Stuvia-tegoed 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 evink. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,99. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 62555 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen