Boks Kracht Berekenaar & Formule (Online & Gratis)
Heb je je ooit afgevraagd hoe je kunt zorgen voor een succesvol metaalstempelproject? In deze blogpost duiken we in de kritieke factoren die uw stempelproces kunnen maken of breken....
Heb je je ooit afgevraagd hoe materialen bezwijken onder spanning? De Vier Sterkte Theorie ontrafelt dit mysterie en verklaart hoe verschillende krachten leiden tot breuken of bezwijken. Dit artikel verkent de maximale trekspanning, rekrekspanning, schuifspanning en specifieke energie van vormveranderingstheorieën en werpt een licht op hun toepassingen en beperkingen. Al lezend zul je begrijpen hoe je materiaalbreuk kunt voorspellen en voorkomen in verschillende technische contexten.
Deze theorie wordt gewoonlijk de eerste-sterktetheorie genoemd. Deze theorie stelt dat de primaire oorzaak van breuk de maximale trekspanning is. Als de eerste hoofdspanning de éénassige trekgrens bereikt, ongeacht de complexiteit of eenvoud van de spanningstoestand, resulteert dit in breuk.
Breukvorm: Breuk
Schadevoorwaarden: σ1 =σb
Sterktevoorwaarde: σ1≤[σ]
Experimenten hebben aangetoond dat deze sterktetheorie het breukfenomeen van brosse materialen zoals steen en gietijzer beter kan verklaren, vooral in gebieden waar de maximale trekspanning zich bevindt. Het is echter niet geschikt voor gevallen zonder trekspanning, zoals eenrichtingscompressie of driewegcompressie.
Nadeel: Het houdt geen rekening met de andere twee hoofdspanningen.
Toepassingsgebied: Deze theorie is geschikt voor het spannen van brosse materialen, zoals het strekken en torderen van gietijzer.
Deze theorie wordt gewoonlijk de tweede sterktetheorie genoemd. Deze theorie stelt dat de primaire oorzaak van breuk de maximale lineaire rek is. Als de eerste hoofdrek de grenswaarde van éénassige spanning bereikt, ongeacht de complexiteit of eenvoud van de spanningstoestand, resulteert dit in breuk.
Faalaanname: De maximale rek bereikt de grens van enkelvoudige trek (ervan uitgaande dat de wet van Hooke nog steeds kan worden gebruikt om te berekenen tot breuk optreedt).
Breukvorm: Breuk
Brosse breukcondities: ε1 = εu = σb/E;
ε1 = 1/E [σ1-μ(σ2+σ3)];
Schadevoorwaarden: σ1-μ(σ2+σ3) = σb;
Sterktevoorwaarde: σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]
Experimenten hebben aangetoond dat deze sterktetheorie het breukfenomeen van brosse materialen zoals steen en beton onder axiale spanning beter kan verklaren. De theorie is echter zelden gebruikt omdat de experimentele resultaten alleen consistent zijn met een paar materialen en de algemene wet van brosse breukbreuk niet algemeen kan verklaren.
Nadeel: Verklaart niet de algemene wet van brosse breukbreuk.
Toepassingsgebied: Deze theorie is geschikt voor de axiale compressie van steen en beton.
Deze theorie, die bekend staat als de derde sterktetheorie, stelt dat de primaire oorzaak van bezwijken de maximale schuifspanning (τmax) is. De theorie stelt dat, ongeacht de complexiteit of eenvoud van de spanningstoestand, zodra de maximale afschuifspanning de waarde van de uiterste afschuifspanning onder eenassige spanning bereikt, bezwijken zal optreden.
De faalaanname is dat wanneer de maximale schuifspanning in een complexe spanningstoestand de schuifspanningslimiet van het materiaal bereikt tijdens eenvoudige trek en druk, bezwijken zal optreden in de vorm van bezwijken. De belangrijkste factor die bijdraagt tot bezwijken is de maximale schuifspanning, die gelijk is aan de uiterste schuifspanning (τmax=τu=σs/2).
De vloeifoutconditie is gedefinieerd als τmax=1/2(σ1-σ3) en aan de schadevoorwaarden wordt voldaan als σ1-σ3=σs. De sterkteconditie wordt gesteld als σ1-σ3≤[σ].
Experimenten hebben aangetoond dat deze theorie een betere verklaring geeft voor de plastische vervorming van plastische materialen. Er moet echter worden opgemerkt dat deze theorie geen rekening houdt met de invloed van 2σ, waardoor componenten die op basis van deze theorie zijn ontworpen over het algemeen te conservatief zijn.
Nadelen: geen 2 σ invloed
Toepassingsgebied: geschikt voor algemene omstandigheden van kunststof materialen.
De vorm is eenvoudig, het concept is duidelijk en de machines worden veel gebruikt.
Maar het theoretische resultaat is veiliger dan het werkelijke.
Deze theorie wordt de vierde sterktetheorie genoemd en stelt dat de reden voor het buigen in een materiaal de specifieke energie (DU) van de vormverandering is die een bepaalde grenswaarde bereikt, ongeacht de spanningstoestand.
De schadevoorwaarden worden gedefinieerd als 1/2(σ1-σ2)2+2(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2=σs, en de sterktevoorwaarde wordt gegeven als σr4= 1/2(σ1-σ2)2+ (σ2-σ3)2 + (σ3-σ1)2≤[σ].
Experimentele gegevens van dunne-buisproeven op verschillende materialen (staal, koper, aluminium) hebben aangetoond dat de theorie van de vormverandering specifieke energie beter overeenkomt met experimentele resultaten dan de derde-sterktetheorie.
Een uniforme vorm van de vier sterktetheorieën kan worden vastgesteld door een equivalente spanning (σrn) te hebben die een uniforme uitdrukking heeft van de sterkteconditie (σrn≤[σ]). De equivalente spanning kan als volgt worden uitgedrukt:
σr1=σ 1≤[σ]
σr2=σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]
σr3=σ1-σ3≤ [σ]
σr4= 1/2(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2≤ [σ]
De sterktetheorie van Mohr is niet gebaseerd op de aanname dat breuk in materialen wordt veroorzaakt door één enkele factor (zoals spanning, rek of specifieke energie) die zijn grenswaarde bereikt. In plaats daarvan is het een sterktetheorie die gebaseerd is op de resultaten van bezwijktesten van materialen onder verschillende spanningstoestanden.
Deze theorie houdt rekening met de verschillen tussen de trek- en druksterkte van materialen, erkent de maximale afschuifspanning als de belangrijkste oorzaak van het bezwijken en houdt rekening met de invloed van de normaalspanning op het afschuifvlak.
Hoewel de sterktetheorie van Mohr de verschillende trek- en drukcapaciteiten van materialen erkent, wat consistent is met brosse materialen (zoals rots en beton), houdt het geen rekening met de invloed van de tussenliggende hoofdspanning 2a, wat een beperking van de theorie is.
De sterkte van een materiaal wordt niet alleen bepaald door de aard van het materiaal, maar ook door de spanningstoestand op het punt van bezwijken.
Brosse materialen worden meestal geanalyseerd met behulp van de sterktetheorie van brosse breuk of de sterktetheorie van Mohr, terwijl plastische materialen worden geanalyseerd met behulp van de sterktetheorie van vloeigrens.
De wijze van bezwijken in materialen is echter ook gerelateerd aan de spanningstoestand. Bijvoorbeeld, onder de conditie van driedimensionale trekspanning, of een materiaal plastisch of bros is, zal het bezwijken in de vorm van breuk, en de maximale trekspanningstheorie moet worden gebruikt. In het geval van driedimensionale drukspanning treedt plastische vervorming op en moet de derde- of vierde-sterktetheorie worden gebruikt.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 
PT 