Materiał - Notatki - Materiałoznastwo - Część 4, Notatki z Materiały inżynieryjne

Pobierz Materiał - Notatki - Materiałoznastwo - Część 4 i więcej Notatki w PDF z Materiały inżynieryjne tylko na Docsity! Z punktu widzenia mechaniki wios o jest belk obci !on na zginanie. Wios o musi by! wystarczaj"co wytrzyma"e aby przenie#! moment zginaj"cy, wytworzony przez wio#larza, bez zniszczenia. Musi tak$e posiada! odpowiedni" sztywno#$ (najlepiej odpowiadaj"c" wio#larzowi), a tak$e powinno by! tak lekkie jak to tylko mo$liwe. docsity.com Metoda pomiaru ugi cia wios!a: obci"#nik o masie 10 kg zawieszony na wio$le w odleg!o$ci 2.05 m od ko!nierza. Ugi cie D wynosi dla wiose! „mi kkich” do 50 mm, a dla „twardych” tylko 30 mm. Wska%nik funkcjonalno$ci: 2/1 1 E M ! docsity.com docsity.com MATERIA& NA WIOS&O - wybór Materia! M [GPa1/2/Mg/m3] Uwagi Drewno 5 - 8 Tanie, tradycyjne, trudna kontrola szczegó!owych w!asno$ci CFRP 4 – 8 Tak dobre jak drewno, lepiej mo#na kontrolowa' w!asno$ci GFRP 3.5 – 5.5 Ta(szy od CFRP ale ni#sza warto$' M Ceramika 4 – 8 Dobra warto$' M ale materia! kruchy i drogi docsity.com Maszt do deski z $aglem docsity.com Wzór na obliczanie IMCS (1) ma swoje teoretyczne uzasadnienie. Ugi%cie pr%ta swobodnie podpartego na ko&cach, obci"$onego w #rodku, jest proporcjonalne do d ugo#ci pr%ta. F EJ L y 3 48 1 !" F - obci"$enie masztu (tu zawsze równe 30 kG), E – modu Younga materia u pr%ta, J - moment bezw adno#ci poprzecznego przekroju pr%ta (J = # /64 d4) docsity.com F Ed IMCS 4465 3 2 4 $ ! # Uwzgl%dniaj"c mas%: # L d m 4 2 ! Eyd FL m $ " ! 2 4 3 E M ! maksymalizowa! docsity.com 1000 = ——p 1. Moduł - Gęstość gen, | Cerśmika 4 Moduł Younga E 20 A anierske j (G=3EJB; K=E) © aw |= MFA:88-91 śh ) aż 3 Kompozyty 100 |- jednowarstwowe ssj E > + E AK p E u 4 4 r a FREĘ 4 thai 7 Kompozyty —| || amraryfł - _ p i 5 (ya Rze (U ŚM Ceramika LL porowata w 10 © = = 2 > 5 i 5 |--Polimery © „| inżynierskie | j = 1,0 77YTPTPT? WOP ZNE ŚCI zeczi| 8 4 1 R - j > GE [Linie przewodnie| | Ę | ZĘ Ż fe |w projektowaniu |] == oŚ Ć wyrobów a mini-| | p mł mainej masie |- 2a i KM 0,1 z - Elastomery / j 7 / | 0,01 . 1 A 3 10 30 Gęstość p [Mg/m3] RYSUNEK 4.2. _ WYKRES 1: Moduł Younga E w zestawieniu z gęstością p. Obszary obwiedzione grubymi liniami zawierają dane dla poszczególnych rodzajów materiałów. Linie ukośne łączą rnateriały, w których prędkość rozchodzenia się fali podłużnej jest jednakowa. Linie przewadnie odpowiadające stałej wartości wskaźników E/p, E**/p, E'*/p umożliwiają dobór materiałów na konstrukcje o minimalnej masie i ograniczonym odkształceniu docsity.com Design 1 (to be considered for a weekend sailor): Force 3 wind Required modulus - > 10 GPa Required strength - > 100MPa Design 2 (applies to competition masts): Force 5 wind and above Required modulus - > 100 GPa Required strength - > 1GPa docsity.com Nogi sto owe docsity.com Stó z wysmuk ymi cylindrycznymi nogami. Lekko#! i smuk o#! nóg jest wymaganiem projektanta FUNKCJA Podparcie blatu sto"u, przenoszenie obci !enia OGRANICZENIE Nie mo!e nast pi$ wyboczenie CEL Minimalizacja masy i maksymalizacja smuk"o#ci docsity.com W asno#ci materia owe zawiera ostatni cz on równania. Masa jest minimalizowana dla materia ów o najwi%kszej warto#ci wska(nika M1 I = #R 2 /4 to geometryczny moment bezw adno#ci powierzchni przekroju kolumny wzgl%dem osi. Po obliczeniu R z tego równania i wstawieniu do zale$no#ci na m: Smuk o#! – obliczenie R wg zale$no#ci P%Pcrit & ' 4 1 2 14 1 3 14 ( ) * + , - ( ) * + , -! E l P R # M 2 = E & ' . . / 0 1 1 2 3 ( ) * + , -4 2 1 2 2 1 4 E l P m # 2 1 1 E M ! docsity.com Density (Mg / m3)  10er3-] 3 Yeung's Modulus (GPa) 49h-- Density (Malmm'3) Materiały na lekkie nogi © docsity.com ZWIERCIAD)O TELESKOPU docsity.com Wymagania dotycz"ce zwierciad a • Zwierciad o o #rednicy 6 m ( zrobione ze szk a pokrytego warstw" srebra o grubo#ci 100 nm- ok. 30g) ma grubo#! ok. 1 m i wa$y 70 ton. • Koszt teleskopu ok. 180 mln $; koszt zwierciad a ok. 5% ca ej sumy ( zmienia si% proporcjonalnie do kwadratu masy zwierciad a) • Odkszta cenia spr%$yste konstrukcji rz%du d ugo#ci fali #wiat a docsity.com Schemat odkształceń zwierciadła 5 < 1um Rys. 7.2. Sprężyste odkształcenie zwierciadła teleskopu pod wpływem własnej masy A [I Rys. 7.3 Wzory na sprężyste odkształcenia piyt i belek pod wpływem wiasnej masy można znaleźć w podręcznikach mechaniki konstrukcji. Tutaj potrzebny nam jest tylko jeden wzór: na odkształcenie 5 środka poziomego dysku pod wpływem masy własnej e docsity.com Materia E [GPa] [Mg/m3] M [Gpa1/3m3/Mg] m [Mg] t [m] uwagi Stal lub speculum (Cu- Sn) 200 7,8 0,7 158 1,0 bardzo ci #kie; stosowane w przesz!o$ci Beton 47 2,5 1,4 56 1,2 Ci #ki; pe!zanie, odkszta!cenia cieplne Stopy Al 69 2,7 1,5 53 1,0 Ci #kie; du#a rozszerzalno$' cieplna Szk o 69 2,5 1,6 48 0,97 Stosowane obecnie GFRP 40 2,0 1,7 44 1,1 Niewystarczaj"ca stabilno$' wymiarowa Stopy Mg 42 3,5 2,1 38 0,6 L#ejsze ni# szk!o; du#a rozszerzalno$' cieplna Drewno 12 0,6 3,6 14 1,2 Niestabilne wymiarowo Pianki polistryrenowe 0,06 0,1 3,9 13 6,6 ? CFRP 270 1,5 4,3 11 0,38 bardzo lekkie; niestabilne wymiarowo; (stosowane na radioteleskopy) docsity.com pianki metaliczne – czerwone ("IFAM", “Alulight", “Cymat", "Alporas", "Duocel" – pianki aluminiowe; "INCO" – pianka niklowa; "Gasar" – pianka miedziana lite stopy lekkie – purpurowe, stale – ciemno zielone, polimery – niebieskie, pianki polimerowe – jasno zielone docsity.com Wspó czesne teleskopy docsity.com „wirowanie” szk a Konstrukcja teleskopu docsity.com Teleskopy KECK`A – oddalone od siebie o 85 metrów i ka$dy o masie 300 ton, nie s" zbudowane z jednego bloku szk a lecz z 36 sze#ciok"tnych ruchomych p ytek. Z o$one razem daj" lustro o #rednicy 9,82 metra. W a#ciwe u o$enie p ytek lustra koryguje dwa razy w ci"gu sekundy system komputerowy. docsity.com SUBARU – lustro o #rednicy 8,3 metra to cienka p yta szklana, ma grubo#! zaledwie 20 centymetrów i przyjmuje w a#ciwy kszta t dzi%ki systemowi ruchomych wsporników sterowanym przez komputer. Modeluj" one ten „szklany nale#nik” tak, aby obrazy obiektów astronomicznych by y jak najostrzejsze. +redni b "d powierzchni 0,014 µm. Masa teleskopu 500 ton. Na zdj%ciu lustra bez pow oki, widoczne wsporniki. docsity.com RITAEC l: docsity.com  ałuminuńt hub Budowa 'talerza” dla zwierciadeł o średnicy 2-4 m docsity.com The Large Zenith Telescope )ó$ysko g ówne- pneumatyczne System podparcia lustra - niebieski. British Columbia's Fraser Valley docsity.com Large Zenith Telescope • 6.0m f/1.5 LMT with 2Kx2K PF CCD • Maple Ridge, BC, 400m MSL docsity.com 3.0 m NASA Liquid Mirror. Pr%ko#! obrotowa 1.043 radian/sek. ; 14 litrów Hg , warstwa 1,6 mm docsity.com Liquid-Mirror Development • 2003 - 6.0 m Large Zenith Telescope • 2009 - 4.0 m International Liquid Mirror Telescope • 2009 - 8.0 m ALPACA Telescope • 2013 - 13.9 m LAMA Prototype Telescope • 2018 - 51.8 m Large Aperture Mirror Array docsity.com