BMM 05 Malzeme Biliminin emelleri Malzemelerin Mekanik Özellikleri Bölüm - Dr. Ersin Emre Ören Biymedikal Mühendisliği Bölümü Malzeme Bilimi ve Nanteknlji Mühendisliği Bölümü OBB Eknmi ve eknlji Üniversitesi Ankara - ÜRKİYE eeren@etu.edu.tr http://eeren.etu.edu.tr
Mekanik Özellikler: RMS itanic 15 April 191 Japan Airlines Flight 13 Space Shuttle Challenger Eschede train disaster 1 August 1985 3 June 1998 January 8, 1986
Stress Stress Stress Plastik (Yğruk) Defrmasyn: Metallerin birçğunda esnek defrmasyn sadece çk küçük gerinmelere kadar lur. 0.005 Malzeme daha fazla defrmasyna uğrarsa gerilme ile gerinme arasındaki dğrusal ilişki rtadan kalkar ve kalıcı yani plastik (yğruk) defrmasyn luşur. ek-eksenli yükleme altında gerilim-gerinme davranışları Esnek Esnek + Plastik Yğun Plastik X Kırılma BCC Metaller Çelik Uzun zincirli plimerler, kauçuk Seramikler, betn, bazı yüksek-dayanım çelikleri FCC-HCP Metaller Alüminyum Strain Strain Strain
Plastik (Yğruk) Defrmasyn: Metallerin birçğunda esnek defrmasyn sadece çk küçük gerinmelere kadar lur. 0.005 Malzeme daha fazla defrmasyna uğrarsa gerilme ile gerinme arasındaki dğrusal ilişki rtadan kalkar ve kalıcı yani plastik (yğruk) defrmasyn luşur. Esnek defrmasyn Plastik defrmasyn geçişi Akma Dayanımı (Yield Strength): Esnek defrmasynun bitip plastik defrmasynun başladığı gerilim y Metaller için akma dayanımı değerleri: 35 MPa 1400 MPa y
Akma Dayanımı (Yield Strength): Esnek defrmasynun bitip plastik defrmasynun başladığı gerilim. Çekme veya Kpma Dayanımı (ensile Strength): Akma layının başlamasından snra plastik defrmasynun devam edebilmesi için gereken gerilme belirli bir nktaya kadar artar ve daha snra byun verme ile birlikte daha az gerilim altında gerinim artmaya devam eder. Gerilim-Gerinme eğrisinde ulaşılan en yüksek gerilim değerine Çekme veya Kpma Dayanımı denir. Stress y y Strain
Sru Aşağıda çekme gerilme-gerinme davranışı verilen pirinç (brass) telin; a) Esneklik mdülü; b) Akma dayanımını; c) 1.8 mm çapındaki bir telin taşıyabileceği en fazla yükü d) başlangıçta 50 mm uzunluğa sahip bir telin 345 MPa çekme gerilimi altındaki uzama miktarını hesaplayınız. a) E 150 0 E 0.0016 0 93.8 GPa b) y 50 MPa c) 450 MPa F 3 1.810 A 450 MPa 57.90 kn d) 0.06 50 mm = 15 mm 0
Süneklik (Ductility): Malzemelerin bir diğer önemli mekanik özelliğide sünekliktir. Süneklik Hesabı: Yüzde uzama: f % EL 100 Yüzde alan daralması: A Af % RA 100 A
Sünek ve Kırılgan Malzemeler: Kırılgan Sğuk metaller, Seramikler. Sünek Alüminyum (Al) Çk sünek Kurşun (Pb), Altın (Au). Alüminyum (Al) Çelik
Sru 1030 çeliğinden yapılan 1.00 mm çapındaki bir çubuk çekme deneyi ile kpuncaya kadar çekilmektedir. Numunenin kpma bölgesindeki çapı 8.0 mm ölçüldüğüne göre numunedeki yüzde alan daralmasını hesaplayınız. Yüzde alan daralması: A Af % RA 100 A rf r r % RA 100 rf r r % RA 100 f r % RA 1 100 r 8.0 % RA 1 100 %53 1.00
Elastikiyet (Resilience): Bir malzemenin esnek defrmasyn sırasında enerji emme kapasitesidir. Elastikiyet Mdülü (Mdulus f Resilience): Bir malzemenin birim hacmini çekme altında akma nktasına kadar getirmek için gereken enerjidir. U r y d 0 y 1 1 Ur E d E E U r 0 y E y y 0 1 N kg.m s 1 J N.m kg.m s U r 1 y y N J kg 1 Pa m m m.s 3
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain): Mühendislik Gerilim ve Gerinimdeki Prblemler Nedir? 1. Malzemenin çekme dayanımını aştıktan snra dayanıklılığının azaldığı yanılgısını verir. Gerçekte malzemenin dayanımı artmaktadır.. Çekme ve basma deneyi snuçları farklıdır. 3. Birbirini takip eden farklı yüklemeler snucu luşan gerilimler tplanamaz. Sru Byu l lan bir çubuğun çekme (tensin) altında byu l ya çıkarılmakta basma altında ise 1/l ya düşürülmektedir. Oluşan mühendislik gerinmelerini hesaplayınız. Çekme 1 Basma 1/ 0.5
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain): 1. Deney. Deney ek Deney 1. 1. 1.44 1.44 1. 0. 1.44 1. 1. 0. 1.44 0.44 0. 0. 0.44
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain): Bu prblemler malzeme kesit alanında ve byundaki değişimlerin göz ardı edilerek hep başlangıç kesit alanı A ve başlangıç byu l nun kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Gerçek Gerilim (rue Stress): F A i Gerçek Gerinim (rue Strain): i d i ln ln ln i 0 ln i ln ln 1 ln 1 ln 1 Eğer defrmasyn sırasında malzemenin hacmi değişmez ise: A Ai i F F A i A i 1
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain): Sru Byu l lan bir çubuğun çekme (tensin) altında byu l ya çıkarılmakta basma altında ise 1/l ya düşürülmektedir. Oluşan mühendislik ve gerçek gerinmeleri hesaplayınız. Çekme Basma Mühendislik gerinmesi: 1 1/ 0.5 Gerçek gerinme: ln ln 0.693 1/ 1 ln ln 0.693
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain): 1. Deney. Deney ek Deney 1. 1. 1.44 1.44 1. 0. 1.44 1. 1. 0. 1.44 0.44 1. ln 0.18 1.44 ln 0.18 1. 1.44 ln 0.364
Gerçek Gerilim ve Gerçek Gerinim (rue stress and strain):
rue Stress kluk (ughness): Bir malzemenin birim hacmini çekme altında kparmak için gereken enerjidir. f Enerji 0 X Kırılma f Enerji n K 0 K d n d Enerji 1 K n 1 n1 0 f rue Strain Enerji 1 K n 1 f n1 kg.m kg.m N J kg 1 N 1 J N.m 1 Pa s s m m m.s 3
kluk (ughness): Bir malzemenin birim hacmini çekme altında kparmak için gereken enerjidir. Sru 304 paslanmaz çeliğinin kırılma gerinmesi 0.4 ise Aşağıda verilen tablyu kullanarak bu malzemenin tkluğunu hesaplayınız. Enerji 1 K n 1 f n1 Enerji 1 14000.4 0.44 1 0.441 3 Enerji 59.86 MJ/m 3 Enerji 59.86 J/cm
Elastik Geri Kazanım: Stress Stress y y Strain Hardening Gerinim ile Dayanım Arttırımı Strain Elastic Strain Recvery
Sertlik (Hardness): Bir malzemenin bölgesel plastik defrmasyna karşı göstermiş lduğu direnç. En sık kullanılan mekanik test yöntemidir. Çünkü: 1. Basit ve ucuzdur.. Diğer mekanik testlerin aksine test sırasında malzeme bzulmaz (nndestructive). 3. Çekme dayanımı (ensile strength) gibi diğer mekanik özellikler sertlik datası kullanılarak tahmin edilebilir. Mhs Sertlik Sıkalası: Malzemelerin birbirlerini çizebilme yeteneklerine göre 1 den 10 a kadar yapılan bir sıkaladır. alk Alçı Kalsit Flrit Apatit 1 3 4 5 Friedrich Mhs 1773-1839 Ortklaz Kuvars paz Yakut Elmas 6 7 8 9 10
Mdern eknikler:
Mdern eknikler: Çekme Dayanımı Sertlik İlişkisi
Malzeme Özelliklerindeki Değişkenlik Ortalama (Average) Standard Sapma (Standard Deviatin):
Malzeme Özelliklerindeki Değişkenlik Ortalama (Average) Standard Sapma (Standard Deviatin):
Önümüzdeki Ders Saatinde Ders Kitabımızın 7. Bölümündeki DİSLOKASYONLAR VE GÜÇLENDİRME MEKANİZMALARI adlı knuya başlayacağız!