Styvhet

Question 1

Vad beror ett materials densitet på för faktorer?

Answer 1

• Atomvikten hos atomerna i materialet
• Antalet atomer/volym
• Densiteten hos kompositer beror på volymandel och densitet på de ingående materialen
• Densiteten i polymerskum, trä m.m blir låg p.g.a. hålrummen.

Question 2

Atombindningar kan jämföras med linjära fjädrar. Hur kommer detta sig och varför gör man det?

Answer 2

Man brukar likna atombindningar med linjära fjädrar för att de har liknande egenskaper.
Om:
S = styvheten hos atombindningen
n = antalet bindningar/area
Får vi:
E-modulen = S x n

• Elastiskt beteende = materialet beter sig
  som en fjäder, fjädrar tillbaka vid
  avlastning
• Djup bindningsenergikurva ger:
  − Stor E-modul
  − Hög smälttemperatur

Question 3

Vad har ett materials atombindningar för inverkan på dess egenskaper?

Answer 3

• Påverkar styvhet, termisk utvidgning,
  smälttemperatur, elektrisk ledningsförmåga m.m.
• Kan ej förändras med processer

Question 4

Hur ser ett typiskt dragprov ut för ett sprött material?

Answer 4

• Elastiskt beteende upp till
  brottgränsen
• Brottgränsen =den spänning
  där brott sker
• Keramer, glas

Question 5

Hur ser ett typiskt dragprov ut för ett segt material?

Answer 5

• Elastiskt beteende upp till
  sträckgränsen
• Sträckgränsen = den spänning där
  materialet börjar plasticera
• Brottgränsen = högsta spänningen
• Elastisk avlastning även i plastiska
  området
• Metaller, polymerer

Question 6

Vilka egenskaper kan observeras/kartläggas med hjälp av dragprov?

Answer 6

• E-modul (styvhet) GPa
• Sträckgräns (börjar plasticera) MPa
• Brottgräns (största spänningen innan brott) MPa
• Brottförlängning (plastisk töjning efter brott) %
• Seghet – arean under dragprovkurvan

Question 7

Styvheten hos kompositer beror på fler faktorer än homogena material gör, nämn minst två av dessa.

Answer 7

Styvheten beror på:

• De ingående komponenternas
  egenskaper
• Volymfraktion
• Orientering
• Form

Ex: Fiberriktning

Question 8

Vad är töjning?

Answer 8

Töjning är en geometrisk storhet som beskriver den procentuella förlängningen av ett material under en given last eller annan typ av påfrestning.

• Töjning kan orsakas av:
  Mekaniska laster:
  𝜎 = 𝐸 𝜀
  Temperatur:
  𝜀 = 𝛼 ∆𝑇
  𝛼 = längdutvidgningskoefficienten
  Elektriska och magnetiska fält
  Fukt m.m.

Question 9

Vad kännetecknar ett isotropt material?

Answer 9

Ett isotropt material är ett material som kan beskrivas med minst två elastiska konstanter:

• E-modul
• Poissons tal, tvärkontraktion

Fler elastiska konstanter i t.ex.
kompositer, trä => anisotropt material

Question 10

Vad har lastfall för inverkan på materialindexet?

Answer 10

Lastfallet bestämmer vilket materialindex som är bäst lämpat för situationen. Materialindexet beskriver i sin tur hur bra ett material presterar i det aktuella lastfallet och kan därför med fördel användas för att rangordna en mängd material.

Question 11

Vad är ett lastfall och varför är det viktigt i materialvalsprocessen?

Answer 11

• Ett lastfall är en isolerad belastningssituation som materialet kan utsättas för.
• Ex: En stång i tryck/drag/vridspänning, en balk i böjning/knäckning eller utsatt för utbredd last, ett tryckkärl utsatt för tryckskillnader.
• Lastfall används för att definiera vilket materialindex som är bäst lämpat för materialvalet.
• För att få den mest rättvisa jämförelsen av materialindex bör man använda lastfallet som förekommer oftast!

Question 12

Beskriv ingående vad ett materialindex är och hur det används.

Answer 12

• Ett numeriskt värde M som talar om hur effektivt ett material är i
  ett visst lastfall och en viss form
• För att bestämma materialindex behöver vi veta vilken egenskap som skall optimeras (ex: styvhet, pris, vikt) och lastfall
• Detta bestäms av funktion, mål och fria variabler från
  översättningen
• Materialindex används för att rangordna material i materialvalet