7 gm1 ostala svojstva
Post on 04-Feb-2018
226 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 2/41
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.
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 3/41
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 4/41
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 5/41
519.11.2013 DUNP
ρ =–1: σmax=-σmin
σsr = 0
SIMETRIĈNI CIKLUS NAPONA(čest u praksi, opasan):
σsr=(σmax+σmin)/2
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor)
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
ρ=min /max Koeficijent asimetrije ciklusa:
(d)
ρ>0: |σmax|≠|σmin| ρ<0: |σmax|≠|σmin|
ASIMETRIĈNI CIKLUS NAPONA(jednosmerni ili dvosmerni):
(a,c)
ρ = 0: σmin=0σa=σsr , σsr=(σmax)/2
NULTI (PULSNI) CIKLUS(čest u praksi):
(b)
σmin=0
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 6/41
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)
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor)
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
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 )
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 8/41
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
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor )
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 9/41
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
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor )
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 10/41
σsr
σa
N
0
σD
Nd
10
Dinamiĉka ĉvrstoća: napon odgovarajući maksimalnom broju ciklusa N koji
materijal može da izdrži do loma
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor )
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 11/41
ODREĐIVANJE DINAMICKE ĈVRSTOĆE MATERIJALA (izdr žljivost na zamor )
PRI HARMONIJSKOM OPTEREĆENJU
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 12/411219.11.2013 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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 13/411319.11.2013 DUNP
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 14/411419.11.2013 DUNP
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
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:
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 16/411619.11.2013 DUNP
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 17/41
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 18/411819.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(svojstva koja su važna za primenu materijala u konstrukciji)
OSNOVNA KONSTRUKCIONASVOJSTVA
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 19/411919.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(t vrdoća je otpornost materijala na trajno utiskivanje površine )
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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 )
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 20/41
2019.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(određivanje t vrdoće kamena po Mosovoj skali: 1881., Karl F.Mohs, nem.minerolog)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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.
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 21/41
2119.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(otpornost materijala na habanje je svojstvo materijala da se suprotstavi gubitku mase pri habanju)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 22/41
2219.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(otpornost materijala na habanje je svojstvo materijala da se suprotstavi gubitku mase pri habanju)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 23/41
2419.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(koeficijent konstrukcijske povoljnosti materijala direktno utiče na težinu konstrukcija)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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)
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 24/41
2519.11.2013 DUNP
Konstrukciona svojstva(koeficijent konstrukcijske povoljnosti materijala direktno utiče na težinu konstrukcija)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 25/41
19.11.2013 DUNP
Tehnološka svojstva(definišu svojstva materijala važnih za preradu i neposrednu primenu u procesu građenja)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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:
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 26/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Osnovni pojmovi
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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 )
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 27/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Osnovni pojmovi
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 28/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH 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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 29/41
)0( E
)0( F
K
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 30/41
19.11.2013 DUNP
Tečenje materijala: stabilizacija procesa
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 31/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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.
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 32/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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!
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 33/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 34/41
0 pl
pl – plastičnaviskoznost
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
35
Teĉenje kod strukturiranih teĉnosti
■ 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.)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 35/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
36
Teĉenje kod strukturiranih teĉnosti
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):
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 36/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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”)
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 37/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Tečenje materijala
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 38/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Relaksacija napona
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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.
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 39/41
19.11.2013 DUNP
Reološka svojstva Zapreminske deformacije
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 40/41
19.11.2013 DUNP
Hemijska svojstva
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
7/21/2019 7 GM1 Ostala Svojstva
http://slidepdf.com/reader/full/7-gm1-ostala-svojstva 41/41
Eksploataciona svojstva( svojstva, koja obezbeĊuju primenu materijala u toku odreĊenog vremenskog perioda )
OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
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 )
top related