Bài tập Cơ sở khoa học vật liệu: Ứng xử cơ học của vật liệu - ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh

Bài tập Cơ sở khoa học vật liệu: Ứng xử cơ học của vật liệu - ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh cung cấp cho học viên những kiến thức về ứng xử cơ học của vật liệu, đường cong ứng suất-biến dạng của kim loại, đường cong ứng suất-biến dạng của ceramic, đường cong ứng suất-biến dạng của vật liệu, hóa học tinh thể,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU ThS Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh 5/2016 ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU F F F F F F Kéo Uốn Nén Cắt ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng kim loại ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng ceramic (gốm, bê-tông, thủy tinh Tg) ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo (T>Tg) ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Ứng suất (σ) Giới hạn bền kéo Giới hạn đàn hồi Phá hủy, đứt gãy Modul đàn hồi (E)  E  Biến dạng (ε) ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU • Đặt lực kéo 3,78kN vào dây nickel (Ni) • Dây có đường kính 0,38mm, giới hạn đàn hồi 310MPa độ bền kéo 379MPa • Xác định thời điểm dây Ni biến dạng dẻo xuất vùng thắt ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU • Ta xác định ứng suất dây Ni: F  A  3, 78 103 0,38 10    2  333,5 106 Pa  333,5MPa ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU • Ta thấy: 310MPa < 333,5MPa < 379MPa 379MPa 310MPa • Ứng suất dây Ni chịu > giới hạn đàn hồi • Do đó, dây Ni biến dạng dẻo • Ứng suất < độ bền kéo • Nên khơng xuất vùng thắt ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU F F F Độ sâu Đo độ cứng Brinell HB   2F D D  D  Di2 Độ sâu Đo độ cứng Rockwell  M = 3000kg Di = 10mm ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU HÓA HỌC TINH THỂ Thế Lennard-Jones mô tả tương tác nguyên tử phân tử sau:   12   6  V  4        r    r  Trong đó: • ε: độ sâu giếng • σ: khoảng cách giới hạn mà đó, • r: khoảng cách nguyên tử HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re Ta có: Trong đó: • • • • D re A C Thời gian re C  r1 re B r2 D re re n m  Ve  re   re   V m    n     m  n    r   r   Nhóm phần tử ngoặc thể phản lực hồi phục, ý nghĩa r < re m, n: số phụ thuộc kiểu liên kết (ion, cộng hóa trị, hỗn hợp) re: khoảng cách V = Ve: cân HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re D re A C Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Trong chất có nhiều cấu tử: n  Ve Ve z z  re   V  m       m  n  b1   r    m  n  b Trong đó: • z/b1 z/b2: số phần tử loại A B • z: số phối trí   re  m  n      r   HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re D re A C Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Xét lực tác dụng vào cấu tử B Lực kéo giãn từ re thành r1 m Khi đó, ta có: Ve zn  re  V   m  n b   2r Lấy đạo hàm theo r1: Ve zn  re  dV    dr1  m  n  b2  r1  m 1  m   re Ve znm  re     m  n  b re  r1  m 1 HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re D re A C Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Khi chiếu lực lên phương P, với góc θ hình, ta có: Ve z dV nm  re      dr1  m  n  b re  r1  m 1  re  r2     r1  HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re D A C re Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Tương tự, lấy đạo hàm theo r2 Lực đẩy từ re xuống r2 Ta có: n Ve z  re  V  m   m  n  b1  r2  Ve dV zm  re      dr2  m  n  b1  r2  n 1  n    re Ve zmn  re     m  n  b1re  r2  n 1 HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re D A C re re Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Tổng hợp phương trình, ta có: dv dv P  dr2 dr1 Ve znm  re  P    m  n  b re  r1  m 1  re  r2  Ve zmn  re       r1   m  n  b1re  r2  m 1 n 1  Ve znm  re r2  re   re            P b1  r2    m  n  re  b  r1 r1  r1   n 1 HÓA HỌC TINH THỂ P P A re B re re re re D re A C Thời gian re C  r1 re B r2 D re re Với: P H A Ta độ cứng: m 1 n 1  Ve znm  re r2  re   re            H b1  r2    m  n  re  b2  r1 r1  r1   HÓA HỌC TINH THỂ Ve znm   re r2  re       H  m  n  re  b2  r1 r1  r1  m 1  re     b1  r2  n 1    Cùng chất: dạng thù hình có số phối trí cao hơn, độ cứng cao Khác chất: khoảng cách nguyên tử cấu trúc xấp xỉ nhau, chất có số phối trí cation cao hơn, độ cứng cao ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ĐỘ BỀN UỐN ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU F 3FL  2wh F LF E 4wh  ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU 1lb = 4,45N “Hãy theo đuổi ưu tú, thành công theo đuổi bạn” .. .ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU F F F F F F Kéo Uốn Nén Cắt ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng kim loại ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA... CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng ceramic (gốm, bê-tông, thủy tinh Tg) ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU Đường cong ứng suất-biến dạng vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo (T>Tg) ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU... ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU • Khối lượng riêng 7800kg/m3 • Modul đàn hồi 200 GPa Đo độ bền kéo thép ASTM A36 ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU ĐỘ CỨNG ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU F F F Độ sâu Đo độ cứng