Sterkte versus stijfheid: wat is het verschil tussen?

Kracht versus stijfheid dicteert dat de ontwerpingenieur het materiaalontwerp, het structurele ontwerp, het functionele ontwerp en het dynamische ontwerp moet kwalificeren met de toepassing van ontwerpvoorwaarden, omgeving, functie en bediening, zodat het werk zijn werk kan doen in de loop van de levensduur. Maar om het juiste materiaal te selecteren is het van groot belang om optimale parameters te selecteren met betrekking tot kosten en functionele prestaties, omdat je geen werk kunt gebruiken met zoveel dure kosten.

Wat is stijfheid

Het is de eigenschap van materiaal om weerstand te bieden aan vervorming ervan bij het uitoefenen van kracht en in het gebied van de onderkant van de vloeigrens te blijven, zodat minieme vervorming ook naar zijn oorspronkelijke vorm kan terugkeren zonder de afmetingen van het originele materiaal te veranderen. Materiaalsterkte is ook een maatstaf voor dezelfde eigenschap, omdat het de ontwerper ook kan vertellen dat dit materiaal een hoge jonge modulus of stijfheid heeft met een rechte curve of een Stress-Strain-curve. U moet dus op verschillende manieren controleren welke methode van belang is voor uw ontwerpvereiste, zodat dezelfde methode resultaten kan opleveren voor het ontwerp.

Voor meer informatie kunt u terecht op de volgende YouTube-links:

Eenheden voor stijfheid

Eenheden voor stijfheid zijn N/m of kracht per eenheid lineaire afmeting wanneer de externe factor van spanning of compressie te laag is. De numerieke waarde ervan komt van de weergave van de testmachine en de eenheidsafmetingen uit de theoretische vergelijking. U hoeft dus alleen het resultaat van de stijfheidsberekening te vinden, hetzij uit de stijfheid van de spanningstest, hetzij door de torsiestijfheid te berekenen, omdat alleen de numerieke waarde van de machine-uitvoer het basisresultaat van deze test is.

Vergelijking voor stijfheid

Stijfheid versus kracht heeft ook een relatie met betrekking tot het vinden van manieren voor numerieke waarde, omdat hun achtergrondverschijnsel totaal verschillend is van elkaar, dus het resultaat van de testmachine en de vergelijking heeft ook een verschil tussen hen.

Vergelijking voor stijfheid is

F= Kx F = Kracht K= Stijfheidsconstante X= Vervorming Stijfheid wordt de intrinsieke eigenschap wanneer de materiaalproductie wordt voltooid, omdat de stijfheidswaarde nu constant is gedurende de resterende levensduur.

Stijf materiaal

Materiaalstijfheid geeft een idee van hoe dit materiaal zich zal gedragen wanneer er kracht of externe traagheidsbelasting op wordt uitgeoefend. Materiaal met hoge jonge modulus, bijv. hoogwaardig staal, diamant, oppervlaktestaal met hoog koolstofgehalte enz. hebben een hoge stijfheidswaarde vanwege hun treksterkte en weerstand tegen indeuken. Het is dus duidelijk dat hardheid, sterkte en minder vervorming het resultaat zijn van dezelfde materialen in het veld vanwege hun structurele integriteit.

Stijfheid van het materiaal

Deze eigenschap vertelt over het belastingsgedrag van het materiaal: wanneer er kracht op inwerkt, hoe het die spanning kan verdragen en zichzelf kan vervormen om evenwicht in gedrag te creëren om de hardheid en taaiheid te tonen. De treksterkte is de belangrijkste indicatie van deze eigenschap, omdat deze aangeeft hoe de vervorming bij arbeidskracht zal optreden. Druksterkte heeft er ook mee te maken omdat het hetzelfde gedrag kan geven als treksterkte bij lage vervorming tegen hoge kracht aan de compressiezijde.

Wat is stijfheid in techniek?

Het is een zeer belangrijke eigenschap voor ontwerpers om te begrijpen welk materiaal een grote vervorming zal ondergaan met een nominale hoeveelheid kracht, omdat groot vervormingsgedrag geen enkele structuurontwerper nodig heeft in apparatuur van veiligheidsklasse. Het taaiheidsgedrag heeft een zeer belangrijk aspect bij deze eigenschap, want als het materiaal een hoge taaiheidswaarde heeft, zal de stijfheid naar de onderkant gaan.

Wat is kracht

Wanneer de materiaalspanning-rekgrafiek op de testmachine wordt weergegeven, is er een punt waarop materiaalsterkte of treksterkte waarde heeft. Deze waarde houdt verband met buigsterkte, dempingsprestaties en structurele integriteit van het materiaal, omdat ze allemaal een directe relatie hebben met elkaar, indirecte vorm. Op een andere manier kan een rapport over de treksterkte alleen een idee geven over de materiaalsterkte, materiaalstijfheid en buigsterkte.

Eenheden voor kracht

Het wordt gemeten in Pascal of N/m2 omdat het de reactie is van materiaal bij het uitoefenen van kracht, dus het resultaat is treksterkte, druksterkte of enige andere vorm van dezelfde parameter. Hoogwaardig en laaggelegeerd staal kan een sterkte hebben van ongeveer 1200 MPa vanwege de legeringstoevoeging, warmtebehandeling, martensitische structuur en het koolstofgehalte daarin. Hoge waarden van Pascal hebben dus een zeer gebruikelijke vorm van Mega Pascal vanwege de grote numerieke waarde, want als er zeven tot tien cijfers in elk materiaal zitten, is het moeilijk om ze in rapportvorm te schrijven.

Verschil tussen kracht en stijfheid

Sterkte versus stijfheid heeft veel aspecten om te beschrijven bij de selectie van technische materialen, omdat de meeste materialen deze twee eigenschappen hebben in hun ontwerpsimulatie en acceptatiecriteria vanwege taaiheid, materiaalsterkte, mechanisch voordeel, hardheid, taaiheid en stijfheidsberekening. Tabel. Nr. 1 bevat een beschrijving van sterkte versus stijfheid in veel aspecten,

Sterkte Stijfheid Het is weerstand tegen kracht voor ultieme breuk van materiaal. Het is weerstand tegen stijfheid van materialen. Het is gedrag van materiaal zonder dat het kapot gaat. Het is het gedrag van materiaal zonder dat er vervorming in zit. Het heeft betrekking op fysiek falen in het ontwerp. Het heeft betrekking op functioneel falen in het ontwerp. Het kan elastisch en bros zijn. Het is alleen voor elastiek. Tabel.nr.1. Kracht versus stijfheid.

Grafiek sterkte versus stijfheid

Stress-Strain is een grafische weergave van de sterkte versus stijfheidsgrafiek, omdat deze laat zien hoe materiaal breekt bij hoge spanning of wat de stijfheidswaarde ervan is op basis van de helling van dezelfde grafiek. Figuur nr. 1 toont het gedrag van de sterkte versus stijfheid-helling en ultieme treksterkte.

Figuur nr. 1. Spanning-rekgrafiek.

Gedrag onder belasting

Figuur nr. 1 laat zien dat wanneer kracht op de taak inwerkt, er plastische vervorming in optreedt, wat een verandering in het gedrag van het materiaal is, dus het materiaalgedrag heeft een relatie met de spanning-rekgrafiek. Tot aan het zwichtpunt is er geen permanente verandering in het materiaal aanwezig, omdat de atomen gewoon verdwijnen zonder weg te glijden. Maar nadat ze puntig zijn geworden, glijden ze wel uit door dislocatie, dus je kunt zeggen dat het gaat breken op het uiterste trekspanningspunt.

Rol bij materiaalkeuze

Sterkte versus stijfheid is een zeer belangrijke factor bij de materiaalkeuze, omdat materiaalsamenstelling, dempingsprestaties, energie-efficiëntie, mechanisch voordeel, berekening van torsiestijfheid en sterkte belangrijke factoren zijn. Voor materiaal met hoge sterkte is een structuur nodig met een hoge spanningswaarde, maar als acceptatiecriteria ook verband houden met vervorming, is dit een ander aspect om te overwegen. Stijfheid speelt in dit geval dus een belangrijke rol, omdat het de eigenschap is in het materiaalselectieproces die de vervorming van materiaal/structuur bij toepassing kan beheersen zonder catastrofaal falen in het veld te veroorzaken.

Figuur nr. 2 toont het materiaalkeuzeschema.

Sterkte toepassingsvoorbeeld

Deze eigenschap vertelt de ontwerper dat hij materiaal moet evalueren in verschillende vormen van buigsterkte, torsiesterkte, vloeigrens en ultieme treksterkte, omdat sterkte in elke bezwijkmodus zijn belang heeft. Als u structuurmateriaal selecteert, is het meestal met een goede sterkte bestand tegen bezwijken. Net als ASTM is A 36 constructiestaal en heeft het een sterkte van 250 MPa bij vloeigrens en 485 MPa bij ultieme treksterkte.

Tabel nr. 2 toont de sterkte van verschillende materialen.

Stijfheidstoepassingsvoorbeeld

Het heeft betrekking op vervormingscriteria bij de materiaalkeuze van de ontwerper, zoals gietijzer minder vervorming vertoont bij het uitoefenen van belasting. Daarom zijn alle CNC-bewerkingsframes van de fundering van gietijzer voor minder trillingen en vervorming tijdens het bewerkingsproces. Hetzelfde is het geval met bovenloopkranen in werkplaatsen, omdat ook daar vervorming in strijd is met de veiligheidsfunctie zonder rekening te houden met sterkteacceptatie of falen, omdat stuiken in Crane Bridge geen veiligheidszaak is voor de gebruiker.

Meettechnieken

Er zijn verschillende manieren om sterkte te meten, maar de bekendste is de vloeigrens voor het ontwerpproces, omdat dit punt aangeeft dat je moet vermijden hoeveel spanningen in de structuur binnen het elastische bereik moeten blijven. Dat is de reden dat alle acceptatiecriteria gebruik maken van vloeisterkte in verschillende vergelijkingen, zodat het materiaal bij toepassing geen permanente plastische vervorming ondervindt om vervormingsverharding ervan te voorkomen. Voor stijfheid is de jonge modulus de indicatie of helling van het elastische bereik van de spanning-rekgrafiek en kan u ook vertellen hoe u het juiste gedrag van materiaal moet vinden wanneer er kracht of belasting op wordt uitgeoefend.

Sterkte: Trektesttaaiheid

Het gebied onder de Stress-Strain-grafiek geeft de taaiheidseigenschap van materiaal aan, omdat het in het hele gebied het gedrag van materiaal is om de externe belasting te absorberen zonder ultieme breuk te veroorzaken. In de werkelijke vorm is het dus energie om het absorptievermogen van materiaal aan te tonen zonder uiteindelijk falen, en dezelfde weergave is het doel van de Charpy Impact Test-procedure. Compressietests:

Als ontwerper kun je bedenken hoe je materiaal zich in verschillende toepassingsmodi gedraagt, omdat spanning en compressie beide dominante fenomenen zijn in de technische toepassingsmodus. Laten we zeggen dat compressie altijd aanwezig is, zelfs als deze is ontworpen voor spanningsgevallen. Een bewegende motorzuiger heeft bijvoorbeeld niet in alle gevallen spanning omdat compressie ook aanwezig is in de helft van de cycli. Een compressietest is dus ook een belangrijke vereiste om de sterkte van het materiaal te bepalen, zelfs bij werkzaamheden in spanningsmodus.

Afschuifproeven:

Dit vertelt je dat met welke sterkte of kracht het materiaal op zijn schuifvlakken zal snijden zonder in trek- of compressiemodus te gaan, omdat het ongeveer loodrecht op die modus staat. Laten we zeggen dat een schaar het materiaal afschuift door minder kracht uit te oefenen in vergelijking met de spannings- en compressiemodus, je kunt zeggen dat het ongeveer 0.4 keer de spanning of compressie is. Figuur nr. 3 toont het meest schaarse monster.

Figuur nr. 3. ShearTest.

Stijfheid: spannings-rekanalyse

Deze analyse kan de helling van de grafiek opleveren om aan te geven hoeveel helling erin aanwezig is, omdat deze helling zijn verklaring geeft om u te vertellen dat er zoveel vervorming in de structuur aanwezig is met zoveel kracht.

Modulusmeting

Het is een hellingsvindende meting van de spanning versus rekgrafiek om de waarde te vinden in de vorm van de Young-modulus of de elastische modulus. Het geeft aan hoeveel spanning het resultaat is van het spanningsgedrag van materiaal. Deze waarde is erg belangrijk voor uw ontwerpanalyse omdat alle andere factoren er al in aanwezig zijn, zoals Ansys modulusmetingen en posionn-verhouding accepteert om het hele materiaal in statische belastingvorm te beschrijven.

Sterkte en stijfheid van het ontwerpproces van onderdelen: 7 sleutelfactoren

Sterkte versus stijfheid is een veel belangrijk hulpmiddel van ontwerpers voor elk materiaalselectieproces, omdat het gedrag van de structuur gedurende de hele levensduur voortkomt uit het selectieproces van materiaal. Dus als u een simulatie maakt van welk materiaal dan ook, zoek dan de waarde van de jonge modulus en de vloeigrens van het materiaal om de relatie tussen sterkte en stijfheid in het ontwerp te maken door middel van een analyseproces.

Klik op deze link voor een offerte van het sterkte-versus-stijfheidsontwerp, 3D-printen van een verkleind model en resultaatvalidatie.

Vereisten definiëren

Bij het ontwerpproces wordt altijd rekening gehouden met de belasting of krachtactie op materiaal en belastingcombinatie van kracht + seismische toestand, kracht + windbelasting en kracht + corrosieconditie om het scenario van realtime bedrijfsomstandigheden te vinden.

Conceptueel ontwerp

De vorm, de grootte en de montageopstelling van het werk kunnen ook van invloed zijn op het combineren van factoren om het gedrag van sterkte versus stijfheid in de structuur te bepalen en om het juiste materiaal te vinden in de opstelling van een optimale ontwerpmethodologie. In een zonnepaneelframe is de energie-efficiëntie van de elementen bijvoorbeeld het belangrijke aspect dat in het conceptuele ontwerp moet worden meegenomen, in plaats van de factor sterkte versus stijfheid.

Voor de materiaalkeuzegids en de bijbehorende offerte klikt u op deze link.

Materiaaltesten

UTM-machines kunnen tests uitvoeren voor het vinden van het sterkte versus stijfheidsgedrag van materiaal en om output te vormen in de vorm van treksterkte, vloeigrens, % rek, elasticiteitsmodulus, dichtheid en vermoeidheidsweerstand met de factor kruipgedrag. De ontwerpfactor sterkte versus stijfheid kan dus een beslissing nemen over deze factoren en de uiteindelijke toepassing van materiaal zonder verwijzingen naar theoretische grafieken en tabellen.

Iteratief ontwerp

Het is een ontwerpconcept van sterkte versus stijfheid door voortdurende verandering van materiaal op basis van feedback van klanten/gebruikers, bijvoorbeeld als materiaal ASTM A 36 de keuze is van de ontwerper, maar mensen klagen over grote vervorming tijdens gebruik, dan moet de ontwerper nadenken over het veranderen van de hoge stijfheid. materiaal in de volgende variant van het product. 5. Prototyping en testen:
Fysieke validatie van het product is ook nodig om de sterkte versus stijfheidscriteria van het product te controleren, omdat analyse in het ontwerpproces het daadwerkelijke gedrag van het product in realtime veld niet kan voorspellen.

Simulatievalidatie

Hoewel de beslissing over sterkte versus stijfheid niet alleen voortkomt uit het simulatievalidatieresultaat, bestaat er ook een ondersteunend proces van prototypetesten en verificatie voor validatie van de resulterende parameters.

Continue innovatie

Feedback van simulatievalidatie, iteratief ontwerp en prototypetests zorgt ervoor dat de inspanningen worden gecombineerd om de geavanceerde variant van elke structuur of product te ontwikkelen, zodat het eindproduct de bedrijfsconditie op een nuttige manier kan ondersteunen.

Waarom kiezen voor Tuofa voor onderdelenontwerp en productieservice

Wanneer u besluit een nieuw product te ontwikkelen of onderdelen van een bestaand model op maat te maken, zijn er veel factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij de ontwikkeling van de ontwerpmethodologie, het productieproces, de testprocedure en de kwalificatiecriteria. De ontwikkeling van een nieuw product is immers een meerfasenproces. Een deskundig team of organisatie speelt daarom een ​​cruciale rol in dit hele proces. Tuofa China (ISO 9001-gecertificeerd) beschikt over een ervaren team van ontwerpers en productie-ingenieurs die onze behoeften helder vertalen naar technische producten, waarbij rekening wordt gehouden met de criteria sterkte versus stijfheid. Ga voor meer informatie naar de website van Tuofa China.

Veelgestelde vragen over kracht en stijfheid

Wat is de optimale stijfheidswaarde Kraanbrugontwerp?

De optimale stijfheid moet van zo'n grote waarde zijn dat deze onder belasting bij volledige belasting niet vervormt tot een zichtbare oogwaarde. Omdat als er enige zichtbare vervorming in aanwezig is, er paniek ontstaat bij mensen of personeel die op vloerniveau werken en hetzelfde gebruiken om lasten van de ene plaats naar de andere te dragen.

Hoe ontwerp valideren?

Gebruik de porotype-testmethoden en vergelijk vervolgens de resultaten met simulatieanalyse met dezelfde bedrijfsomstandigheden, materiaal, belastingskrachten en resulterende parameters. Het geeft de validatie van uw ontwerp en conceptuele tekening voor massaproductie.

Is er altijd materiaal met een hoge sterkte nodig?

Nee, andere materiaaleigenschappen die verband houden met sterkte versus stijfheid dragen wel bij aan de selectie van een bepaald materiaal. Deze eigenschappen zijn taaiheid, elasticiteitsmodulus, weerstand tegen vermoeidheid, spanningsbreukeigenschappen en thermische verouderingsresultaten.