door Trouwkoets » 21 feb 2008, 17:19
Om even voort te borduren op jantje zijn verhaal heb ik maar 's even wat leerstof van het college materiaalkunde, 1e jaar werktuigbouwkunde, opgehaald.
Hieronder een schematische voorstelling van het spannings-rek diagram van staal. Een echt spannings-rek diagram ziet er wel wat anders uit, maar indeze staan wat zaken goed aangegeven.
Als staal onder spanning wordt gezet (trek of druk, dat maakt staal niet uit) dan zal de vervorming in eerste instantie reversibel en evenredig met de spanning zijn (wet van Hooke). Dit is het geval tot de proportionaliteitsgrens (plaatje is gejat van een belgische website, en onze Zuiderburen hebben het over evenredigheisgrens). Als de spanning verder oploopt dan volgt er doorgaans een klein niet lineair traject tot aan de elasticiteitsgrens. Daarboven gaat het materiaal vloeien. Vloeien kenmerkt zich door voortschrijdende rek bij een gemiddeld vrijwel constante spanning. De rek die voorbij de elasticiteitsgrens optreedt is blijvend. Als de spanning verder oploopt (of de opgelegde vervorming voortschreidt) dan treed er verharding op. De spanning in het materiaal loopt op tot de treksterkte. Voorbij de treksterkte bezwijkt het materiaal.
In de figuur is ook de werkelijke breukspanning getekend. In de buurt van de treksterkte zal het materiaal gaan insnoeren, waardoor de werkelijke oppervlakt van het materiaal afneemt. hierdoor zal de spanning in de actuele (werkelijke) materiaaldoorsnede oplopen, terwijl misschien de totale kracht daalt. En omdat in het spennings-rek diagram wordt uitgegaan van de orginele doorsnede lijkt dus in het diagram het materiaal voorbij de treksterkte 'vanzelf' te bezwijken, maar in werkelijkheid is dat dus niet zo.
Staalsoort met een kwaliteit 8.8 zecht niets over de hardheid of de samenstelling van het materiaal, maar wel over de volgende eigenschappen:
- treksterkte 800 N/mm^2
- elasticiteitsgrens op is 0.8 x de treksterkte, dus 640N/mm^2
Bij staalsoort met aanduiding 10.8 is de treksterkte dus 1000 N/mm^2 en de rekgrens 800 N/mm^2.
De stelschroeven worden bij lange na niet belast. Neem aan dat er 5000 N nodig is om de klep te openen (het is minder) en dat de opppervlakt van de schroef ongeveer 40 mm^2 is, dan is de maximale spanning in de stelschroef 5000/40 = 125 N/mm^2, dus veronder de rekgrens (elasticiteitsgrens).
De reden dat hier staal met een hoge treksterkte wordt toegepast is vermoeiing. Dit verschijnsel, ondekt door de Duister Wöhler die onderzoek doet naar gefaalde treinassen, is het falen van na miljoenen lastwisselingen met een belasting ver onder de treksterkte. De stelschroef wordt gezien het aantal lastwisselingen ook op vermoeiing belast.
Tenslotte nog een spannings-rek diagram die wat meer volgens de werkelijkheid is.
Caspar<br><br>Post edited by: Trouwkoets, at: 2008/02/21 16:22