Download - Chuong 4 Vat Lieu Hoc NTS v1
1
Chương 4 Tính chất cơ
1. Khái niệm
• VL thường chịu tác dụng của lực khi sử dụng
• Tính chất cơ của VL xác định biểu hiện của VL dưới tác dụng
của ngoại lực.
• Đáp ứng của VL với ngoại lực phụ thuộc vào:
Loại liên kết.
Sự sắp xếp của nguyên tử trong cấu trúc VL.
Loại và số lượng khuyết tật.
• Tính toán:
Giá trị lực
Biến dạng của VL như một hàm theo lực, thời gian, nhiệt
độ,…
• Tính chất cơ thể hiện qua các phép thử cơ học (theo các tiêu
chuẩn: ASTM (American Society for Testing and Materials),
ISO (International Organization for Standardization)…)
2
3
4
5
Ứng suất=Lực / diện tích
Ứng suất kéo Ứng suất trượt
4
• Tensile stress, s: • Shear stress, t:
s Ft
Aooriginal area
before loading Stress has units: N/m2 or lb/in2
6
• Tensile strain: • Lateral strain:
• Shear strain:
/2
/2
/2 -
/2
/2
/2
L/2L/2
Lowo
= tan
Strain is always
dimensionless.
Độ biến dạng
Tensile load Compressive load
Shear strain
= tan
Torsional deformation
angle of twist, f
o
s F
A
Stress (s) for tension and
compression
Strain (e) for tension and
compression
Shear stress
ot
Fs
A
Mô đun đàn hồi E (Young’s modulus,
modulus of elasticity)
Định luật Hooke (Hooke's Law):
s = E e
9
5
• Simple tension: cable
o
s F
A
• Simple shear: drive shaft
ot
Fs
A
Note: t = M/Ac
Ski lift (photo courtesy P.M. Anderson)
ỨNG SUẤT TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP THỰC TẾ
10 10
Canyon Bridge, Los Alamos, NM
6
• Simple compression:
Ao
Balanced Rock, Arches National Park
Note: compressive
structure member
(s < 0 here).
(photo courtesy P.M. Anderson)
(photo courtesy P.M. Anderson)
11
7
• Bi-axial tension: • Hydrostatic compression:
Fish under waterPressurized tank
sz > 0
s > 0
s < 0 h
(photo courtesy
P.M. Anderson)
(photo courtesy
P.M. Anderson)
12
13
F
bonds
stretch
return to
initial
2
1. Initial 2. Small load 3. Unload
Elastic means reversible!
BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI
(ELASTIC DEFORMATION)
14
1. Initial 2. Small load 3. Unload
Plastic means permanent!
F
linear elastic
linear elastic
plastic
BIẾN DẠNG DẺO
(PLASTIC DEFORMATION (METALS))
15
ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG
(STRESS-STRAIN CURVES)
• Typical tensile specimen
9
• Other types of tests: --compression: brittle
materials (e.g., concrete)
--torsion: cylindrical tubes,
shafts.
• Typical tensile
test machine
16
17
KÉO NÉN
18
19
Biến dạng đàn hồi
Biến dạng dẻo
20
21
22
22
• Modulus of Elasticity, E: (also known as Young's modulus)
• Hooke's Law:
s = E e
• Poisson's ratio, n:
metals: n ~ 0.33
ceramics: ~0.25
polymers: ~0.40
Units:
E: [Mpa, GPa] or [psi]
n: dimensionless
24
• Elastic Shear
modulus, G:
12
t
1
G
t = G
• Elastic Bulk
modulus, K:
• Special relations for isotropic materials:
P
P P
M
M
G
E
2(1 n) K
E
3(1 2n)
simple
torsion
test
pressure
test: Init.
vol =Vo.
Vol chg.
= DV
OTHER ELASTIC PROPERTIES
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
