7 gm1 ostala svojstva

7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva

http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 1/41

LOGO

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 1

Naziv predmeta:

Nastavnik: Ljudmila Kudrjavceva

Državni Univerzitet u Novom Pazaru

LEKCIJA 7: mehanicka-2 i ostala svojstva



219.11.2013 DUNP

UPORE ĐENJE OSNOVNIH VRSTA OPTEREĆENJA

Čvrstoća materijala pod dinamičkim opterećenjima

Stati čk o opterećenj e i čvrstoća D inamičk o opterećenj e i čvrstoća

a). D inamička čvrstoća (Izdržljivost na zamor):•zavisi od veličine maksimalnog max i minimalnog

min napona ciklusa i njihovog odnosa

a). Harmonijska promena opterećenja (najčešće)

tmax>1h

max

tmax1min

max

a

min

tt

1.Vreme opterećenja – osnovna razlika

1. pri statičkom: skoro uvek više od 1 sata2. pri dinamičkom: veoma kratko:

1min pri harmonijskom i1ms pri udarnom) • ne zavisi od zakona promene – da li se menja po

sinusoidi, trouglu, trapezu i t.d.



max

319.11.2013 DUNP

Stati čk o opterećenj e i čvrstoća D inamičk o opterećenj e i čvrstoćab). Udarno opterećenje (npr. Šarpijevo klatno)

tmax1ms (10-3s)

tmax>1h

max

t

max

t

1410 sdt

d

1310 sdt d

max

Dinamiĉka ĉvrstoća pri neharmonijskom

dinamickom se definiše isto kao statiĉka.Statiĉka ĉvrstoća je maksimalni napon na krivoj

napon - deformacija (radni dijagram)

PRIMEDBA: u odnosu na

statiku je razlika samo uvremenu procesa i max

2. Br zina deformaci je:

veoma mala

2. Brzina defo rmaci je:

veoma vel ika

UPORE ĐENJE OSNOVNIH VRSTA OPTEREĆENJA

Čvrstoća materijala pod dinamičkim opterećenjima



419.11.2013 DUNP

1. 2.

1 ciklus

σsr=(σmax+σmin)/2 σa=(σmax–σmin)/2- srednji napon ciklusa, - amplituda ciklusa

t

z a t e z a n j e

p r i t i s a k

+

-

1. Koeficijent asimetrije ciklusa ρ=min /max

Osnovne karakteristike cikli ĉkog opterećenja:

Jednosmerno (promenljivo)opterećenje1.

Dvosmerno (promenljivo)opterećenje2.

Zbog nezavisnosti od zakona promene smatraćemo da se naponi menjaju pozakonu bliskom sinusoidi,

Rasmotrimo dva tipa ciklusa opterećenja: 1 (a,b) - jednosmerno i 2 (c,d) -dvosmerno

2. Apsolutna vrednost napona ( min ,max )

ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor)

PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU

vazno je da li su ove vrednosti

ispod ili iznad granica elastičnosti

materijala σe



619.11.2013 DUNP

Važno je poznavati da li je napon manji ili veći od napona na granici elastičnosti e !

Ako je <e

uzorci trpe samo elastične veoma maledeformacije:lom nastaje posle velikog broja ciklusa N –

visokocikliĉni zamor materijala (106<N<108)

Ako je >e

uzorci trpe i plastične deformacije, koje suznatno veće:

lom pri mnogo manjem broju ciklusa N –niskocikliĉni zamor materijala(npr. za celik N<104)




http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 7/41719.11.2013 DUNP

Tipičan lom pri zamoru

Metoda Velera za određivanjeizdržljivosti materijala na

bazi krive zamora:

Velerov (-N)-dijagram

Veler ( August Wöhler), nemački inženjer ,prvi je ispitao zamor osovina )

(S-N Curve of aluminium alloy: m=650MPa)

PRVI UREĐAJ (VELERA) ZA ISPITIVANJE ZAMORA: 1860.g.

ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor )




Visoko frekventna pulsna masina za aksijalnaispitivanja na zamor (High-frequency resonance

pulse machine for conducting axial fatigue tests)

http://www.boellhoff.com/en/de/company/news_press/news/2009/fatigue_testing

.php

σsr=(σmax+σmin)/2 σa=(σmax- σmin)/2



1. Vrši se ispitivanje većeg broja identičnih uzoraka ( ̴10 ) nemenjajući sr i varirajući a . Pocetni napon se uzima

uvek manje od m ( č vrstoć e materijala pri stati č komoptereć enju). Određuje se zavisnost među promenljivimnaponom i i brojem ciklusa N i do loma (gde i=1 ,…, 10 -broj uzorka)

σa

819.11.2013 DUNP

http://www.boellhoff.com/en/de/company/news_press/news/2009/fatigue_testing.php














Raspon napona:

Amplitudni napon: sr

σ

3. Pri dovoljno malojvrednosti a(N) (a(N) 0)u zorak do loma izdrživrlo veliki broj N d

(>10-7 ) i ta vrednostnapona se usvaja kaodinamiĉka ĉvrstoćamaterijala D .

σsr

σa

N

staticko (N=0)

σ(2)= sr+ a(2)

N20

σDinamicko (N=Nd

)

Nd

σa(2)

σsr



Srednji napon:

σ1

N1

σsr

VELEROVA KRIVA GRANIĈNE NOSIVOSTI ( sr =const)

(u slučaju N=0 imamo statičko opterećenje)

2. Do loma i-uzorka dolazi nakon N i ciklusaopterećenja , pri naponu (i)= sr + a(i)

919.11.2013 DUNP

Ĉ Ć

http://www.substech.com/dokuwiki/lib/exe/detail.php?id=fatigue&cache=cache&media=s-n_curve.png






σsr

σa

N

0

σD

Nd

10

Dinamiĉka ĉvrstoća: napon odgovarajući maksimalnom broju ciklusa N koji

materijal može da izdrži do loma



prikazuje zavisnost meĊu promenljivim naponom ibrojem ciklusa do loma N,služi za odreĊivanje granice nosivosti materijala

(dinamiĉke ĉvrstoće)

Velerov dijagram

( -N) :

max (< e ) za N=N D je dinamička čvrstoća D kojaodgovara visokocikliĉnom zamoru GM

Sa smanjivanjem amplitude aN raste N

Niskocikliĉni zamor definisan je malim brojemciklusa do loma!

σst

σ1

N1

σsr

Pri maloj vrednosti max (< sr ) do loma neće doći( N )! (bezbednosna zona)

1019.11.2013 DUNP

Dinamicka ĉvrstoća materijala znatno manje statiĉke ĉvrstoćeovog materijala (posebno kod visokocikliĉnog opterećenja)

Ĉ Ć










Vrlo loša osobina loma materijala prizamoru je da nastanak i razvojpukotina je teško otkriti jervisokociklicni zamor ne prati primetnaplastična deformacija, a dokatastrofalnog loma dolazi naglo.visokociklični

zamor

niskocikličnizamor

bezbednosnazona

Kod visokociklicnog zamora cak i rastegljivi metali imaju krhki lom bez tragovaplasticne deformacije.

VELEROVA KRIVA GRANIĈNE NOSIVOSTI

m

Na dijagramu možemo izdvojiti i oblasti zamora i bezbednosne zone za GM.

Zonakvazi-statičkogloma

I – zona kvazistatičkog loma: ima isti karakter loma kao i pri statickom opterecenju (razlikasamo da je broj ciklusa do loma N0) , max st max D

nastanak i razvoj pukotinapl

Svaki materijal ima svojbroj ND za D

1119.11.2013 DUNP



VISOKOCIKLIĈNI ZAMOR (naprezanje D ( sr ) )

Cil j ispit ivanja GM na

visokociklični zamor(VCZ)

Odredjivanje zavisnosti dinamiĉke

ĉvrstoće

D od

sr(Smitov dijagram)

od redit i Velerove k r ive za nekol ik o sr

CILJ:

Kako?

Velerov dijagram

= ( max - min )/2 1. Konkretan sluĉaj ispitivanja sa 4vrednosti napona sr

(ĉesto je dovoljno za definisanje veze

D= D ( sr )

Rezultate ispitivanja koristimo za

konstruisanje Smitovog dijagrama

Simetricniciklusnapona



Linija B-F-D – najniža dinamiĉkaĉvrstoća, koja odgovara naizmeničnom(simetričnom) opterećenju:

Linija A-E-D – najviša dinamiĉkaĉvrstoća D=max (ne može biti veća od

granice velikih izduženja v )

Oblast A-E-D-F-B (plava) – zona

dinamiĉke ĉvrstoće materijala

POSTUPAK KONSTRUJISANJA

SMITOVOG DIJAGRAMA

1. na apscisu se nanose sr

(gl. preth. slajd), a na ordinatu max

i min – dobijamo liniju gornjeg idonjeg graničnog napona

2. srednji napon definisan pravom linijom koja zaklapa ugao od 45° sa apscisnom osom

3. teorijski linije AE i BF moraju se seći u tački C koja odgovara čvrstoći materijala pod statičkimopterećenjem, ali praktično ovaj uslov je retko kad zadovoljen

4. ovo nije bitno, pošto se GM opterećeni na VCZ u praksi koriste samo do granice v

VISOKOCIKLIĈNI ZAMOR (naprezanje D ( sr ) )

Smitov dijagram

450

LINIJA SREDNJEG NAPONA

G

Statiĉka ĉvrstoća

ZONA

DINAMIĈKEĈVRSTOĆE

LINIJA GORNJEG

GRANIĈNOG NAPONA

LINIJA DONJEG

GRANIĈNOG NAPONA

Simetricni: max

Simetricni :min

sr = 0

Asimetricni ciklus

Nulti ciklus



NISKOCIKLIĈNI ZAMOR (radni ( - ) LCF-dijagram)

Ispitivanje na niskocikliĉni zamor (NCZ)(Low cycle fatigue test: LCF-test)

Uzorak postavljen na servo-hidrauličnoj zateznoj

mašini sa ekstenzometrom i termoparom za LCF-test

Evolucija histereznih ciklusa snimljenihza vreme LCF-testa na sobnoj

temperature sa 1% deformacionog

opsega

OSOBINE NISKOCIKLIĈNOG ZAMORA:

1. histerezisno ponašanje materijala;2. velike deformacije uzoraka;

3. relativno mali broj ciklusa opterećenja do loma (104);

4. priloženi naponi su iznad granice elastiĉnosti

Razlika meĊu VCZ i NCZ:

1. VCZ – <e , elastičneveoma male deformacije

2. NCZ –>e , elastične iplasticne deformacije


http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 15/411513.11.2013. DUNP

ISPITIVANJA PRIMENOM UDARNOG OPTEREĆENJA

Callister, W.D.: Materials Science and Engineering

h

1h

2

G=mg

Uređaj na principu klatna

(npr. Šarpijevo klatno).

OTPORNOST NA UDAR (udarna žilavost ): sposobnostmaterijala (kamen, metal, drvo) da se pod dejstvom

udarnog opterećenja deformišu bez loma

Kod uređaja na principu klatna udarna masa G pada saodređene visine h1 a nakon loma dospe do visine h2.

Ispitivanja se sprovode nauzorcima prizmatiĉneforme pri opterećenju nasavijanje

OTPORNOST MATERIJALA NA UDAR(udarna žilavost):

Ao - površina poprečnog preseka uzorka na mestu loma

(2) ρ=W/A0

(sistem proste

grede ili konzole)

W=G (h1 – h2 )(1)

UDARNI RADutrošen na lom uzorka:



Udarni rad W i dinamička čvrstoća max

Dinamička čvrstoća max pri opterećenju bez harmonijske promene se definišeisto kao statička.

PRIMEDBA:

1. za epruvetu mašina daje radni dijagram (

-

)

2. Udarni rad W utrošen na lom uzorka je jednakpovršini ispod ove krive.

max

W

d W

ISPITIVANJA PRIMENOM UDARNOG OPTEREĆENJA



OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA

Reološka svojstva

DUNP 17

Konstrukciona svojstva

Tehnološka svojstva

Hemijska svojstva

Eksploataciona svojstva

Osnovni pojmoviTečenje materijalaRelaksacija naponaZapreminske deformacije

19.11.2013

Fizičko – mehanička svojstva

Fizička svojstva



Konstrukciona svojstva(svojstva koja su važna za primenu materijala u konstrukciji)

OSNOVNA KONSTRUKCIONASVOJSTVA


Osnovno svojstvo za konstrukcije je1. NOSIVOST materijala(suprostavljanje mehaniĉkim

delovanjima) – t.j.MEHANIĈKA SVOJSTVA spadaju u

konstrukciona svojstva

2. TVRDOĆA

3. Otpornost materijala nahabanje

4. Koeficijent konstrukcijskepovoljnosti materijala

Otpornost materijala na trajno

utiskivanje površine

Suprotstavljanje GM gubitku zapremine pri habanju

utiče na težinu (masu) konstrukcije



Konstrukciona svojstva(t vrdoća je otpornost materijala na trajno utiskivanje površine )


2. TVRDOĆAVelika tvrdoća

znači:

otpornost na plastičnodeformisanje ili pojavu prslina

bolje osobine

pri habanju

(od 1 do 1000 g)

OdreĊivanje tvrdoće drveta, metala, betona i drugih GM ( utiskivanjem čelične kuglice, piramidalnih ili konusnih šiljaka )



2019.11.2013 DUNP

Konstrukciona svojstva(određivanje t vrdoće kamena po Mosovoj skali: 1881., Karl F.Mohs, nem.minerolog)


тврдоћа минерал хемијска формула

1 талк (Mg3Si4O10(OH)2)

2 Гипс, kamena so (CaSO4·2H2O)

3 калцит (CaCO3)

4 флуорит (CaF2)

5 апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))

6ортоклас,

(фелдспат) (KAlSi3O8)

7 кварц (SiO2)

8 топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2)

9 корунд (Al2O3)

10 дијамант (C)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10. Za odreĊ ivanje t vrdoće kamena grebanjem možemokoristiti: nokti (tvrdoće 2,5); bakarni novčić (3,5); oštricu nožaili staklo prozora (5,5); turpiju - 6,5.



2119.11.2013 DUNP

Konstrukciona svojstva(otpornost materijala na habanje je svojstvo materijala da se suprotstavi gubitku mase pri habanju)


3. Otpornost materijala na habanje Zavisi od tvrdoće:

Veća tvrdoća GM - veća otpornost na habanje

veća tvrdoča –manji gubitak zapremine -

veća otpornost na habanje1. GUBITAK ZAPREMINE

2. KOEFICIJENT HABANJA :

m – prom ena mase uzorka,

– zapremins ka masa GM ,

F h – površina uzorka koja je izložena habanju.

(1)

(2)

MERA OTPORNOSTI NA HABANJE



2219.11.2013 DUNP

Konstrukciona svojstva(otpornost materijala na habanje je svojstvo materijala da se suprotstavi gubitku mase pri habanju)


OdreĊivanje otpornosti na habanje GM (za sv aki materijal su propisani oblici, dimenzije uzoraka, ureĎaji za ispitivanja )

važno je za eksploataciju saobraćajnica,podova, gazišta na stepenicama...

Za isp it ivanje kamena kor iste se koc ke ivica 7,07 cm (F h =50 cm 2 ) : npr. trdi kamen (granit, bazalt)

posle 200 obrtaja kruga gubi masu do 20g, mekan (krecnjak, peščar ) – do 80g

kod betona kock e ivica 10cm

●keramičke pločice seku se i ond a lepe na betonske i li kamene kocke

Otpornost materijala na habanje

Uređaj zaispitivanjehabanja po

Beme-u



2419.11.2013 DUNP

Konstrukciona svojstva(koeficijent konstrukcijske povoljnosti materijala direktno utiče na težinu konstrukcija)


Veći K kp – lakšakonstrukcija

direktno utiče na težinu(masu) konstrukciji

4. Koeficijent konstrukcijskepovoljnosti materijala

ZADATAK SAVREMENIH TEHNOLOGIJA GM - dobijanje materijala visokih čvrstoća f m

uz

srazmerno

niske vrednosti zapreminskih masa

Koeficijent konstrukcijske povoljnosti definiše se kao odnos ĉvrstoće

materijala (MPa)prema njegovoj zapreminskoj masi

(t/m3)



2519.11.2013 DUNP

Konstrukciona svojstva(koeficijent konstrukcijske povoljnosti materijala direktno utiče na težinu konstrukcija)


Prosečne vrednosti koeficijenata konstrukcijske povoljnosti materijala K kp

Materijalzapreminska

masa, t/m3cvrstoca, MPa

Ĉelik 7.850...7.900 393…395Beton 2.200...2.500 33…63Opeka 1.400...1.800 14…27



19.11.2013 DUNP

Tehnološka svojstva(definišu svojstva materijala važnih za preradu i neposrednu primenu u procesu građenja)


PRIMERI ispitivanja

METAL: mogućnost savi janja , previ janja, uvi jan ja , izvlačenja i s l.,

kovnost i , zavarl j ivo sti, sposobnos t i p resovan ja i dr .

26

BETON: konzistencija sveže betonske mase (od velikog značaja zanjegovu “ ugradl j ivost ” i “ obradl j ivost ”), direktno utiče nasva svojstva očvrslog betona

KERAMIKA: plastičnost gl ineno g testa, t .j . svo jstvo gl in enog testa dapod pr i t iskom zauzme obl ik k oj i mu se daje, da se

pritom ne kruni i ne puca, a da dobijeni oblik zadrži i poprestanku dejstva pr i t iska

Tehnološka svojstva materijala utvrđuju se različitim tehnološkim ispitivanjima:



19.11.2013 DUNP

Reološka svojstva Osnovni pojmovi


27

REOLOGIJA:1. bavi se utvr đivanjem opštih zakona pojave i

rasta deformacija GM u funkciji vremena;

2. formuliše veze izmeĊu napona i deformacija materijala, u

kojima je zastupljen i parametar vreme (opisuje ponašanjematerijala u realnim uslovima);

3. fenomenološka disciplina (zasniva se na

eksperimentalnim rezultatima, bez dubljeg ulaženja u fizičku ihemijsku suštinu pojava)

4. ispituje TEĈENJE MATERIJALA odnosno rast deformacije

materijala u toku vremena pri konstantnom opterećenju( = c on st )



19.11.2013 DUNP

Reološka svojstva Osnovni pojmovi


28

TEĈENJE (puzanjem) MATERIJALA :

rast deformacije materijala u toku vremena pri konstantnom opterećenju

Deformacija

teĉenja

teĉ

1. Zapaža se praktiĉno kod svih GM;2. Zavisi od

nivoa naprezanja – teĉ veće što bliže naponu m ,

rasta temperature - teĉ veće ĉak i pri malom

dr. (npr . na teĉ betona utiĉe vrsta cementa i agregata,vlažnost, dodaci, veliĉina elemenata i njihova starost...)

3. teč prisutna pri svim nivoima (što je znaĉajno za beton)4. Za praksu teĉ je važna samo u oblasti RADNIH NAPONA GM:

RADNI NAPON za ĉelik - mnogo manji od napona na

granici velikih izduženja <<v ,

RADNI NAPON za beton - manji od jedne trećinemaksimalnog napona <0.3

m



19.11.2013 DUNP

Reološka svojstva Tečenje materijala


29

RAZLIKA PLASTIĈNOSTI I TEĈENJA (PUZANJA)

PLASTIĈNOST

TEĈENJE

const εconst

R

R

R

tecenje

I II III

I. Prvo (primarno) puzanje(tecenje)

II. Drugo (sekundarno) ustaljeno puzanje

III. Treće (terci jalno) puzanje – dovodi doloma (kod nekih materijala ga nema)

f(t)const

εconst

,

,

Primedba: za čelik puzanje(tecenje) se dešava

pri T>300

o

C (zove se termičko puzanje)

R

R

R

R

ttR

t

R

lom

Pretpostavka: naprezanje =const u (.)R

Ako je

Ako je

- javlja se samo > v ( iznad granice

tečenja),

-iznad radnih

napona GM,-nema dugotrajni karakter

- javlja se samo pri dugotrajnim

opterećenjima,

-ima izrazit vremenski karakter



)0( E

)0( F

K

19.11.2013 DUNP



30

Ilustracija procesa teĉenja materijala ( =const, = (t))

(posmatraćemo samo proces u okviru radnih napona)1. U trenutku početka opterećenja (t=0), uzorak

reaguje elastično – dobijamo trenutnuelastičnu deformaciju OA ( el );

2. Opteretimo GM do 0=const.U toku vremena deformacijapocinje da raste. Dužineordinata u oblasti ABD jednake su veličinamadeformacija tečenja ( teč )(npr. teĉ u trenutku t biće

jednaka dužini teĉ =B1D1);

Primedba:

3. Pri rasterećenju u trenutku t1 imamo povratnu trenutnu deformaciju BC ( el ); povratnu deformaciju tečenja, koja ima ili plastičan (CE) ili

elastičan (CF) karakter u zavisnosti od stepena stabilizacijeprocesa tečenja

Ako materijal ne poseduje svojstvo tečenja imamo samo trenutnu elastičnu deformaciju OA ( el )

tokom ukupnog vremena dejstva konstantnog opterećenja (OADK)

t=0

B1

D1

teĉ

t

el el

el



19.11.2013 DUNP

Tečenje materijala: stabilizacija procesa


31

Ako je GM izložen konstantnom naponu beskonaĉno dugo imamo:

Slučaj 1. stabilizacija procesa tečenja ( O-A )

(karakterističan za normalne uslove eksploatacije ili

pri nižim vrednostima napona: čelik, beton, drvo )

• teĉ teže nekoj konačnoj vrednosti •uzorci ne trpe lom

Slučaj 2 . bez stabilizacije procesa tečenja ( O- D )

(za eksploatacioni uslovi koji odstupaju od uobičajenihili pri višim vrednostima napona)

• teĉ teže beskonačno velikim vrednostima•uzorc i trpe lom

(tipičan za ponašanje metala pri zatezanju na povišenim temperaturama (termičko puzanje)

Krt lom

Žilav(duktilan) lom

CD –izražena

kontrakcijapreseka

Kriva (OB) - kratko vremensko područje (brzina rasta teĉ postepeno se smanjuje)

Kriva (BC) - brzina rasta teĉ praktično konstantna (vrlo dug period)

Kriva (CD) - tačka C : “krt" lom; tačka D : “žilav" lom (kontrakcija preseka )

stabil izacija pro cesa

bez stabil izacije pro cesa



19.11.2013 DUNP



32

Ispitivanje teĉenja materijala ( pri konstantnom opterećenju)

ZATEZANJE(uzorci oblika šipke ili žice)

PRITISAK(uzorci oblika prizme ili cilindra- l 0 3A0 )

Uređaj na principu polugeza ispitivanja tečenja metala

Uređaj na principu oprugeza ispitivanja tečenja betona, kamena i dr.



19.11.2013 DUNP



33

Metodika ispitivanja teĉenja materijala

3. Ako je tečenje linearno definiše se:

specifiĉno teĉenje ilikoeficijent teĉenja tren

teč t

t

)(

)(

Naprimer:

Sluĉaj niskih napona (beton): elastiĉne deformacije i deformacije teĉenjapuzanjem (plastična zanemarljiva);

Sluĉaj visokih napona: plastiĉne deformacije i deformacije teĉenja (elastičnazanemarljiva).

2. Dobijaju se: maksimalne deformacije do loma (tecenje bez stabilizacije) ili

granična konstantna deformacija nakon dugog ispitivanja (stabilizacija procesa).

1. Mere se: deformacije tokom vremena

Važno! Svi modeli ponašanja su samo uslovno tačni - predstavijaju samo

prihvatljive aproksimacije realnog ponašanja elemenata od realnih materijala!

VAŽNO! Realni materijali nikada ne poseduju samo jedan tip deformacije!




19.11.2013 DUNP



34

Teĉenje kod strukturiranih teĉnosti

Napon = η · brzina deformacije

Proces pri kojem su potrebne unutrašnje sile (napon smicanja),zavisneod brzine deformacije da se izvrši pomeranje jednog sloja teĉnosti uodnosu na drugi

Viskoznost

( brzina deformacije )

NJUTNOV MODEL VISKOZNOSTI(viskoznost ne zavisi od brzine deformacije

- η=const)

gde η - koeficijent viskoziteta, – napon smicanja,

z - smi č uć a deformacija,

t – funkcija vremena

■ Za linearno viskozne tečnosti važi

Njutnova relacija (I.Njutn,1687.g.) :

dt

d z




0 pl

pl – plastičnaviskoznost

19.11.2013 DUNP



35


■ Disperzni sistem: složen, višekomponentan sistem, koji se sastoji od teĉnedisperzne sredine i ĉvrstih dispergovanih ĉestica (npr. cementna pasta ).

Kao rezultat molekularnog meĊudejstva ĉestice disperzne faze obrazujuprostornu mrežu ili kostur u disperznoj sredini

STRUKTURIRANI SISTEM(termin je uveden nemač.naučnikom V.Osvaldom. 1925.g.)

Bingamov* model viskoznosti služi zaopisivanje ponašanja strukturiranihsistema pod opterećenjem:

Viskoplastičan materijal uopšte se nedeformiše do nekog graničnogsmičućeg naprezanja 0 , a zatim tečekao viskozna tečnost

*Ju.Bingam, amer.naučnik (Konferencija o plastičnosti,1929.g.)




19.11.2013 DUNP



36


Ako je 0 = 0 , Bingamov izraz prelazi u izraz koji

važi za obi ĉ nu Njutnovu teĉnost (linija 2)

■ STRUKTURNA ĈVRSTOĆA 0 : poĉetna ĉvrstoća strukture koja karakteriše strukturirane teĉnosti ( granično smičuće naprezanje )

0 - strukturna čvrstoć a ili

granično smičuće naprezanje;

– napon smicanja; - koeficijent viskoziteta;

z - smi č uć a deformacija

,0 z

0 z

z

Njutnova tečnost

Bingamovastrukturirana tečnost

(strukturna čvrstoća)

Za strukturiranu tečnost izloženu delovanju

napona važi Bingamov izraz (linija 1):




19.11.2013 DUNP



37

Smiĉuće popuštanje i ojaĉanje. Tiksotropija i dilatancija

Takvo ponašanje GM može dabude:1. stalno ili

2. prividno

(privremenog karaktera) , javlja se samo pod dejstvomnekih spoljnjih uticaja dok suoni prisutni (mešanje,vibriranje, povećanje pritiska..)

Za materijale koji ne slede Bingamovu ili Njutonovu liniju ponašanja ima mesto:

pojava smiĉućeg popuštanja(“3” i “4”) i

pojava smiĉućeg ojaĉanja(“5” i “6”)




19.11.2013 DUNP



38

Smiĉuće popuštanje i ojaĉanje. Tiksotropija i dilatancija2. Prividne promene (privremenog karaktera) , javljaju se samo pod dejstvom nekih spoljnjih

uticaja i ima ih samo dok su ovi uticaji prisutni

nakon prividno smiĉućeg ojaĉanja sledi prelazak u teĉno stanjematerijala, uz potpunu povratnost procesa

Prividne promene reoloških svojstava definišu dva fenomena

prividno smiĉuće popuštanje pri povećanju naprezanja, a zatimvraćanje na polazni viskozitet η pri smanjivanju naprezanja

Tiksotropija prividno smiĉuće popuštanje

Dilatancija

prividno smiĉuće ojaĉanje




19.11.2013 DUNP

Reološka svojstva Relaksacija napona


40

- proces smanjivanja napona u toku vremena za fiksiranu deformaciju;

- zavisi od materijala, povećava se pri većoj temperaturi i većem intenzitetu napona

%)( 100)(

lim0

t r

t

%)(,100)(

)(0

t t r

Mera relaksacije:

Relaksacija

napona

Za praksu od većeg značaja:

const

Metoda ispitivanja:1.Izložimo uzorak naponu (zatezanja ili pritiska) koji je niži od granice

elastiĉnosti – deformacija će biti elastiĉna;

2.Krajeve uzorka fiksiramo, tj. dužinu uzorka u toku vremena održavamo

konstantnom – napon će opadati do stabilizacije procesa.




19.11.2013 DUNP

Reološka svojstva Zapreminske deformacije


41

■ Beton - do skupljanja dolazi usled poroznosti strukture, promene vlažnosti itemperature sredine

(z apreminske deformacije materijala) spadaju u reološkasvojstva zbog vremenskog (dugotrajnog) karaktera

SKUPLJANJE i BUBRENJE su posledica

1.Hemijskih reakcija unutar materijala (npr. polimeri),

2. Fiziĉkih uticaja na materijale u uslovima date sredine(termohigrometrijski uticaji), npr. kod betona

PRIMERI:

■ Polimer i - pri polimerizaciji materijala dolazi do kontrakcija produkata polimerizacije, što je slično skupljanju

SKUPLJANJE iBUBRENJE




19.11.2013 DUNP

Hemijska svojstva


42

■ Poznavanje hemijskog sastava je značajno:

- U slučajevima mešanja različitih materijala,

- Kod primene materijala u tzv. agresivnim sredinama.

Hemijska ili koroziona otpornost materijala - sposobnost materijala da se

suprotstavi delovanju agresivnih tečnosti i gasova

PRIMER:

1. Soli rastvorene u morskoj vodi u opštem sluĉ aju nepovoljno uti ĉ u na beton:

a. za spreĉavanje razaranja betona u morskoj vodi potrebno je da se primeni takavcement koji ć e u uslovima morske agresije biti otporan

b. zato treba poznavati hemijske karakteristike i morske vode i cementa imehanizme hemijskih reakcija koje u takvim sluĉ ajevima mogu da se jave

2. Kreĉnjak (prirodni kameni materijal) zagrevanjem do temperature od oko 900° C prelazi u kvalitativno nov materijal - tzv . živi kreĉ - hemijska transformacija na povišenim temperaturama




Eksploataciona svojstva( svojstva, koja obezbeĊuju primenu materijala u toku odreĊenog vremenskog perioda )


SVOJSTVA TRAJNOSTI

Otpornost na zamor,

Termiĉka stabilnost, Otpornost na dejstvo mraza,

Otpornost na dejstvo požara, i dr.

■ Trajnost je karakteristika proizvoda GM koja se sastoji u oĉuvanjunjegove radne sposobnosti do graniĉnog vremena (do potpunogotkaza proizvoda)

■ Trajnost se meri vremenom korišćenja materijala (konstrukcijeGM) bez gubitka eksploatacionih svojstava u konkretnim uslovimaeksploatacije (klimatske prilike, stepen agresivnosti sredine, karakter i intenzitet

opterećenja i dr.)

■ Postoje tri stepena trajnosti : 25 -godišnja, 50-godišnj a i 100-godišnja trajnost (za privremene objekte manje)

■ Pokazatel j SIGURNOSTI je verovatnoća eksploatacije proizvoda bez pojaveotkaza ( radna sposobnost tokom određenog vremena )

7 gm1 ostala svojstva

Documents