Vahvuus vs jäykkyys: mitä eroa on?

Vahvuus ja jäykkyys sanelee suunnitteluinsinöörin kelpuuttamaan materiaalisuunnittelua, rakennesuunnittelua, toiminnallista suunnittelua ja dynaamista suunnittelua suunnitteluolosuhteita, ympäristöä, toimintaa ja toimintaa soveltaen, jotta työ voi tehdä työnsä elinkaaren aikana. Mutta oikean materiaalin valinnassa on erittäin tärkeää valita optimaaliset parametrit kustannusten ja toiminnallisen suorituskyvyn suhteen, koska et voi käyttää työtä niin kalliilla kustannuksilla.

Mikä on jäykkyys

Materiaalin ominaisuus on vastustaa muodonmuutosta siinä voimaa käytettäessä ja pysyä myötörajan alemman puolen alueella, joten pieni muodonmuutos voi myös palata alkuperäiseen muotoonsa muuttamatta alkuperäisen materiaalin kokoa. Materiaalin lujuus on myös saman ominaisuuden mitta, koska se voi myös kertoa suunnittelijalle, että tällä materiaalilla on korkea nuori moduuli tai jäykkyys siinä suoralla jännitys-venymäkäyrällä. Siksi sinun on tarkistettava eri keinoin, mikä menetelmä on merkittävä suunnitteluvaatimuksenne kannalta, jotta samalla menetelmällä voi olla tuloksia suunnittelussa.

Lisätietoja saat seuraavista YouTube-linkeistä:

Jäykkyyden yksiköt

Jäykkyyden yksiköt ovat N/m tai voima lineaarisen mittayksikön yksikköä kohti, kun se on aliarvioitu ulkoisen jännitys- tai puristustekijän, sen numeerinen arvo tulee testauskoneen näytöstä ja yksikkömitat teoreettisesta yhtälöstä. Tällöin on löydettävä vain jäykkyyslaskelman tulos joko jännitystestin jäykkyydestä tai vääntöjäykkyydestä, koska vain koneen tehon numeerinen arvo on tämän testin perustulos.

Jäykkyyden yhtälö

Jäykkyydellä vs lujuudella on myös yhteys niiden numeerisen arvon etsintätapojen suhteen, koska niiden taustailmiö on täysin erilainen keskenään, joten myös testauskoneen ja yhtälön tuloksella on ero.

Jäykkyyden yhtälö on

F= Kx F = Voima K= Jäykkyysvakio X= Muodonmuutos Jäykkyydestä tulee sen luontainen ominaisuus, kun materiaalin valmistus saadaan päätökseen, koska nyt jäykkyysarvo on vakio jäljellä olevan käyttöiän aikana.

Jäykkä Materiaali

Materiaalin jäykkyys antaa käsityksen siitä, kuinka tämä materiaali käyttäytyy aina, kun siihen kohdistuu voima tai ulkoinen inertiakuormitus. Korkean moduulin materiaalit, esim. lujat teräkset, timantit, korkeahiiliset pintateräkset jne., omaavat korkean jäykkyyden johtuen niiden vetolujuudesta ja painumakestävyydestä. Näin ollen on selvää, että kovuus, lujuus ja pienempi muodonmuutos ovat seurausta samoista materiaaleista kentällä niiden rakenteellisen eheyden vuoksi.

Materiaalin jäykkyys

Tämä ominaisuus kertoo materiaalin kuormituskäyttäytymisestä, että aina kun voima vaikuttaa siihen, kuinka se voi kestää tuon jännityksen ja muuttaa itseään luoden käyttäytymiseen tasapainon kovuuden sitkeyden osoittamiseksi. Sen vetolujuus on tärkein osoitus tästä ominaisuudesta, koska se kertoo kuinka se näyttää muodonmuutoksia työvoiman vaikutuksesta. Puristuslujuudella on myös yhteys siihen, koska se voi antaa saman käyttäytymisen kuin vetolujuus alhaisella muodonmuutoksella suurta voimaa vastaan ​​puristuspuolella.

Mitä on jäykkyys tekniikassa?

Suunnittelijan on erittäin tärkeä ominaisuus ymmärtää, mikä materiaali menee suureen muodonmuutokseen nimellisvoimalla, koska suurta muodonmuutoskäyttäytymistä ei turvallisuusluokan laitteissa tarvita millään rakennesuunnittelijalla. Sitkeyskäyttäytymisellä on erittäin tärkeä näkökohta tämän ominaisuuden kanssa, koska jos materiaalilla on korkea sitkeysarvo, sen jäykkyys menee alapuolelle.

Mikä on Vahvuus

Aina kun materiaalin jännitys-venymäkäyrä tuottaa testauskoneen, on olemassa kohta, jossa materiaalin lujuudella tai vetolujuudella on arvoa. Tällä arvolla on yhteys taivutuslujuuteen, vaimennuskykyyn ja materiaalin rakenteelliseen eheyteen, koska kaikilla on suora yhteys toisiinsa epäsuorassa muodossa. Muuten vain vetolujuusraportti voi antaa käsityksen materiaalin lujuudesta, materiaalin jäykkyydestä ja taivutuslujuudesta.

Voimayksiköt

Sen mitta on Pascal tai N/m2, koska se on materiaalin vaste voiman käyttöön, joten tuloksena on vetolujuus, puristuslujuus tai mikä tahansa muu saman parametrin muoto. Korkealujuus- ja niukkaseosteisen teräksen lujuus voi olla noin 1200 MPa sen seostuslisäyksen, lämpökäsittelyn, martensiittisen rakenteen ja hiilipitoisuuden vuoksi. Näin ollen Pascalin korkeilla arvoilla on hyvin yleinen Mega Pascal -muoto suuren numeerisen arvon vuoksi, koska jos jokaisessa materiaalissa on seitsemän totenin vahvuusnumeroa, on niitä vaikea kirjoittaa raporttimuotoon.

Ero lujuuden ja jäykkyyden välillä

Lujuus vs. jäykkyys sisältää monia näkökohtia, jotka on kuvattava suunnittelumateriaalien valinnassa, koska suurimmalla osalla materiaaleista on nämä kaksi ominaisuutta suunnittelusimulaatioissaan ja hyväksymiskriteereissään sitkeyden, materiaalin lujuuden, mekaanisen edun, kovuuden sitkeys- ja jäykkyyslaskelmien vuoksi. Taulukossa nro 1 on kuvaus lujuudesta vs jäykkyydestä monin tavoin,

Vahvuus Jäykkyys Se on voimankesto materiaalin lopullisen murtumisen vuoksi. Se kestää materiaalien jäykkyyttä. Se on materiaalin käyttäytymistä sen rikkoutumatta. Se on materiaalin käyttäytymistä ilman muodonmuutoksia. Se liittyy suunnittelun fyysiseen epäonnistumiseen. Se liittyy suunnittelun toiminnalliseen epäonnistumiseen. Se voi olla joustava ja hauras. Se on tarkoitettu vain elastisille. Taulukko nro 1. Vahvuus vs jäykkyys.

Lujuus vs jäykkyys -kaavio

Stress-Strain on graafinen esitys lujuus vs. jäykkyys -käyrästä, koska se näyttää kuinka materiaali murtuu suuressa jännityksessä tai mikä on sen jäykkyysarvo saman graafin kaltevuuden perusteella. Kuva nro 1 näyttää lujuuden ja jäykkyyden kaltevuuden ja lopullisen vetolujuuden käyttäytymisen.

Kuva nro 1. Stressi-venymäkaavio.

Käyttäytyminen kuormitettuna

Kuva nro 1 osoittaa, että aina kun voima vaikuttaa työhön, se saa plastisen muodonmuutoksen, joka on muutos materiaalin käyttäytymisessä, joten materiaalin käyttäytyminen on yhteydessä jännitys-venymäkäyrän kanssa. Aina myötörajaan asti materiaalissa ei tapahdu pysyvää muutosta, koska sen atomit vain poistuvat liukumatta. Mutta myöntymispisteen jälkeen ne liukuvat sijoiltaan, joten voidaan sanoa, että se rikkoutuu lopullisessa vetojännityspisteessä.

Rooli materiaalin valinnassa

Lujuus vs. jäykkyys on erittäin tärkeä tekijä materiaalin valinnassa, koska materiaalin koostumus, vaimennusteho, energiatehokkuus, mekaaninen etu, vääntöjäykkyyden laskeminen ja lujuus ovat tärkeitä tekijöitä. Erittäin luja materiaali tarvitsee rakennetta, jolla on korkea jännitysarvo, mutta jos hyväksymiskriteereillä on myös suhde muodonmuutokseen, se on toinen huomioitava näkökohta. Siten jäykkyydellä on tärkeä rooli tässä tapauksessa, koska se on materiaalinvalintaprosessin ominaisuus, joka voi hallita materiaalin/rakenteen muodonmuutoksia sovelluksessa aiheuttamatta katastrofaalista vikaa kentällä.

Kuva nro 2 näyttää materiaalien valintakaavion.

Vahvuussovellusesimerkki

Tämä ominaisuus käskee suunnittelijaa arvioimaan materiaalia eri muodoissa taivutuslujuudessa, vääntölujuudessa, myötörajassa ja murtovetolujuudessa, koska jokaisessa vikatilassa lujuudella on oma merkitys. Yleensä jos valitset rakennemateriaalin, se kestää hyvällä lujuudella rikkoutumistilaa. Kuten ASTM A 36, on rakenneteräs ja sen myötölujuus on 250 MPa ja murtolujuus 485 MPa.

Taulukko 2 esittää eri materiaalien lujuutta.

Jäykkyyssovellusesimerkki

Se liittyy muodonmuutoskriteereihin suunnittelijan materiaalivalinnassa, kuten valurauta osoittaa vähemmän muodonmuutoksia kuormituksessa, minkä vuoksi kaikki perustuksen CNC-työstökehykset ovat valurautaa, mikä vähentää tärinää ja muodonmuutoksia koneistusprosessissa. Sama pätee konepajanostureihin, koska sielläkin muodonmuutos on turvaominaisuuksia vastaan ​​ottamatta huomioon lujuuden hyväksymistä tai epäonnistumista, koska nosturisillan heiluminen ei ole käyttäjän turvallisuusasia.

Mittaustekniikat

Lujuusmittauksella on erilaisia ​​tapoja, mutta kuuluisa on suunnitteluprosessin myötölujuus, koska tämä kohta käskee välttää kuinka monta jännitystä rakenteessa pysyy elastisella alueella. Tästä syystä kaikissa hyväksymiskriteereissä käytetään myötölujuusriippumatonta yhtälöä, jotta materiaalissa ei ole pysyvää plastista muodonmuutosta levitettäessä, jotta vältetään sen jännityskovettuminen. Jäykkyyden osalta nuori moduuli on jännitys-venymäkäyrän elastisen alueen osoitus tai kaltevuus, joka voi myös kertoa materiaalin oikean käyttäytymisen löytämisestä aina kun siihen kohdistuu voimaa tai kuormitusta.

Lujuus: Vetotestin sitkeys

Stressi-venymäkäyrän alla oleva pinta-ala ilmaisee materiaalin sitkeysominaisuuden, koska koko alueellaan materiaali käyttäytyy absorboimaan ulkoista kuormaa ilman murtumaa. Siten todellisessa muodossa se on energiaa osoittaa materiaalin absorptiokyky ilman lopullista rikkoutumista ja sama esitys on tavoite Charpy-iskutestimenettelyssä. Puristustestit:

Suunnittelijana voit ajatella, että kuinka materiaalisi käyttäytyy eri käyttötavoissa, koska jännitys ja puristus ovat molemmat hallitsevia ilmiöitä suunnittelussa. Sanotaanko, että puristus on aina olemassa, vaikka se on suunniteltu jännityskotelolle, esimerkiksi liikkuvassa moottorin männässä ei ole jännitystä kaikissa tapauksissa, koska puristus on myös läsnä puolessa sen kierroksista. Puristuskoe on siis myös tärkeä vaatimus materiaalin lujuuden löytämisessä myös jännitystilatyössä.

Leikkaustestit:

Tämä kertoo, kuinka lujuudella tai voimalla materiaali leikkaa leikkaustasoillaan menemättä jännitys- tai puristusmoodiin, koska se on suunnilleen kohtisuorassa tähän muotoon nähden. Sanotaan, että sakset leikkaavat materiaalia kohdistamalla vähemmän voimaa verrattuna jännitys- ja puristustilaan, voit sanoa, että se on noin 0.4 kertaa jännitys tai puristus. Kuva nro 3 esittää näytteen leikkauksen.

Kuva.nro.3. ShearTest.

Jäykkyys: jännitys-venymäanalyysi

Tämä analyysi voi antaa kaavion kaltevuuden osoittamaan, kuinka paljon kaltevuutta siinä on, koska tämä kaltevuus antaa selityksensä kertoakseen, että näin paljon muodonmuutosta esiintyy rakenteessa tällä suurella voimalla.

Moduulimittaus

Se on jännitys-venymäkäyrän kaltevuusmittaus, jolla löydetään arvo Youngin tai kimmomoduulin muodossa, se kertoo, kuinka suuri venymä on seurausta materiaalin jännityskäyttäytymisestä. Tämä arvo on erittäin tärkeä suunnitteluanalyysillesi, koska kaikki muut tekijät ovat jo olemassa, kuten Ansys hyväksyy moduulimittauksen ja posionn-suhteen kuvaamaan koko materiaalia staattisen kuormituksen muodossa.

Osien lujuus ja jäykkyys suunnitteluprosessi: 7 avaintekijää

Lujuus vs jäykkyys on erittäin tärkeä suunnittelijan työkalu missä tahansa materiaalivalintaprosessissa, koska rakenteen koko käyttöikä on materiaalin valintaprosessista. Jos siis teet simulaatiota mistä tahansa materiaalista, löydä materiaalin nuoren moduulin arvo ja myötöraja lujuuden jäykkyyden ja suunnittelun suhteeksi analyysiprosessin avulla.

Napsauta tätä linkkiä saadaksesi tarjouksen lujuuden ja jäykkyyden suunnittelusta, skaalausmallin 3D-tulostamisesta ja tulosten validoinnista.

Määrittele vaatimukset

Suunnitteluprosessissa on aina otettava huomioon kuormitus tai voiman vaikutus materiaaliin ja kuormituksen yhdistelmä Voima + seisminen ehto, Voima + tuulikuormatila ja Voima + korroosiotila löytääkseen skenaarion reaaliaikaisista käyttöolosuhteista.

Käsitteellinen suunnittelu

Työn muoto, koko ja kokoonpanojärjestely voivat myös vaikuttaa tekijöiden yhdistämiseen päättämään rakenteen lujuus vs. jäykkyys käyttäytymisestä ja löytämään oikean materiaalin optimaalisen suunnittelumenetelmän järjestelyssä. Esimerkiksi aurinkopaneelien rungossa elementtien energiatehokkuusjärjestely on tärkeä näkökohta, joka kattaa konseptisuunnittelussa pikemminkin lujuus vs. jäykkyyskerroin.

Materiaalivalintaoppaan ja sen tarjouksen saat napsauttamalla tätä linkkiä.

Materiaalitestit

UTM-koneella voidaan tehdä testejä materiaalin lujuus- ja jäykkyyskäyttäytymisen selvittämiseksi ja ulostulon muodostamiseksi vetolujuuden, myötölujuuden, % venymän, kimmomoduulin, tiheyden ja väsymiskestävyyden muodossa virumiskäyttäytymiskertoimella. Siten lujuus vs. jäykkyys -suunnittelutekijä voi tehdä päätöksen näistä tekijöistä ja materiaalin lopullisesta käytöstä ilman, että viitataan teoreettisiin kaavioihin ja taulukoihin.

Iteratiivinen suunnittelu

Se on suunnittelukonsepti lujuudesta vs jäykkyydestä jatkuvalla materiaalin vaihdolla asiakkaan/käyttäjien palautteen perusteella, esimerkiksi jos materiaali ASTM A 36 on suunnittelijan valinta, mutta ihmiset valittavat suuresta muodonmuutoksesta käytön aikana, suunnittelijan tulisi harkita korkean jäykkyyden vaihtamista. materiaali seuraavassa tuoteversiossa. 5. Prototyyppi ja testaus:
Tuotteen fyysinen validointi on tarpeen myös tuotteen lujuus- ja jäykkyyskriteerien tarkistamiseksi, koska suunnitteluprosessin analyysi ei voi ennustaa tuotteen todellista käyttäytymistä reaaliaikaisessa kentässä.

Simuloinnin validointi

Vaikka lujuus vs. jäykkyys -päätös ei johdu pelkästään simulaation validointituloksesta, vaan on olemassa prototyyppitestauksen tukiprosessi ja tuloksena olevien parametrien validointi.

Jatkuva innovaatio

Simuloinnin validoinnista, iteratiivisesta suunnittelusta ja prototyyppitestauksesta saatu palaute yhdistää ponnistelut minkä tahansa rakenteen tai tuotteen edistyneen muunnelman kehittämiseen, jotta lopputuote voi ylläpitää käyttökuntoa hyödyllisellä tavalla.

Miksi valita Tuofa varaosasuunnitteluun ja -valmistukseen

Kun päätät kehittää uuden tuotteen tai räätälöityjä osia olemassa olevasta mallista, tarvitaan monia tekijöitä suunnittelumenetelmän, tuotantoprosessin, testausjärjestyksen ja kelpoisuuskriteerien kehittämiseen, koska uuden tuotteen kehittäminen on monivaiheinen ilmiö. Asiantuntijatiimillä tai -organisaatiolla on siksi tärkeä rooli koko tässä prosessissa. Tuofa Chinalla, jolla on ISO 9001 -sertifikaatti, on kokenut suunnittelija- ja tuotantoinsinööritiimi, joka viestii tarpeistamme selkeästi tuotteen suunnittelussa lujuuden ja jäykkyyden kriteerien mukaisesti. Lisätietoja on Tuofa Chinan verkkosivuilla.

Usein kysytyt kysymykset vahvuudesta ja jäykkyydestä

Mikä on optimaalinen jäykkyysarvo Crane Bridge -suunnittelu?

Sen optimaalisen jäykkyyden tulee olla niin arvokas, että se ei täyskuormituksen kuormitustilassa muuta silmän näkemisarvoa. Koska siinä esiintyy näkyviä muodonmuutoksia, se aiheuttaa paniikkia ihmisissä tai henkilökunnassa, jotka työskentelevät lattiatasolla ja käyttävät sitä kuorman kuljettamiseen paikasta toiseen.

Kuinka validoida suunnittelu?

Käytä porotyyppitestausmenetelmiä ja vertaa sitten tuloksia simulaatioanalyysiin samoilla käyttöolosuhteilla, materiaalilla, kuormitusvoimilla ja tuloksena olevilla parametreilla. Se antaa suunnitelmasi validoinnin ja käsitteellisen piirustuksen massatuotantoon.

Tarvitaanko aina lujaa materiaalia?

Ei, muut materiaalin ominaisuudet, jotka liittyvät lujuuteen vs. jäykkyyteen, vaikuttavat tietyn materiaalin valintaan, nämä ominaisuudet ovat sitkeys, nuori moduuli, väsymiskestävyys, jännitysmurtumisominaisuudet ja lämpövanhenemistulokset.