Sign In

קבועי חומרים

Overview

מקור: רוברטו ליאון, המחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית, וירג'יניה טק, בלקסבורג, VA

בניגוד לייצור מכוניות או טוסטרים, שבהם מיוצרים מיליוני עותקים זהים ובדיקות אב טיפוס נרחבות אפשריות, כל מבנה הנדסי אזרחי הוא ייחודי ויקר מאוד לשחזור (Fig.1). לכן, מהנדסים אזרחיים חייבים להסתמך בהרחבה על מודלים אנליטיים כדי לעצב את המבנים שלהם. מודלים אלה הם הפשטות פשוטות של המציאות ומשמשים כדי לבדוק כי קריטריוני הביצועים, במיוחד אלה הקשורים כוח ונוקשות, אינם מופרים. כדי לבצע משימה זו, מהנדסים דורשים שני מרכיבים: (א) קבוצה של תיאוריות המסבירות כיצד מבנים מגיבים לעומסים, כלומר, כיצד כוחות ומעיוותים קשורים, והן (ב) סדרה של קבועים המבדילים בתוך תיאוריות אלה כיצד חומרים (למשל פלדה ובטון) שונים בתגובתם.

Figure 1
איור 1: מרכז התחבורה של מרכז הסחר העולמי (NYC).

רוב התכנון ההנדסי כיום משתמש בעקרונות אלסטיים ליניאריים כדי לחשב כוחות ומעיוותים במבנים. בתיאוריה של גמישות, יש צורך במספר קבועים חומריים כדי לתאר את הקשר בין מתח למתח. מתח מוגדר ככוח ליחידת אזור בעוד המתח מוגדר כשינוי בממד כאשר הוא נתון לכוח המחולק על ידי הגודל המקורי של ממד זה. שני הקבועים הנפוצים ביותר הם מודולוס האלסטיות (E), המקשר את הלחץ לזן, ואת היחס של פואסון (ν), שהוא היחס בין זן לרוחב לזן אורך. ניסוי זה יציג את הציוד הטיפוסי המשמש במעבדת חומרי בנייה כדי למדוד כוח (או מתח) ועוות (או זן), ולהשתמש בהם כדי למדוד E ו ν של מוט אלומיניום טיפוסי.

Procedure

מודולוס של גמישות ויחס פואסון

ההנחה היא כי התלמידים הוכשרו בשימוש ואמצעי הבטיחות הנדרשים להפעלת מכונת בדיקה אוניברסלית.

  1. השג חטיף אלומיניום מלבני (12 אינץ' x 1 אינץ' x 1/4 אינץ'); מומלץ אלומיניום 6061 T6xxx או חזק יותר. יש לקדוח חור בערך 1 פנימה מקצה קרן אחד כדי לשמש כנקודת טעינה.
  2. סמן מיקום על הקרן בערך 8.0 פנימה ממרכז החור על פני השטח העליונים של הקרן. ציירו סימני יישור עבור זן הרוזט וודאו כי צירי הרוזטה נוטים בזווית קטנה (כ-10 עד 15 מעלות) לציר

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

יש לייבא או לתמלל את הנתונים לגיליון אלקטרוני לצורך מניפולציה וגרף קלים. הנתונים שנאספו מוצגים בטבלה 1.

מכיוון שזן הרוזט אינו מיושר עם הצירים העיקריים של הקרן, זני הרוזט צריכים להיות קלט למשוואות עבור ε1,2 (Eq. 9) ו- ε (Eq. 10) לעיל כדי לחשב זנים עיקריים, וכ?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

בניסוי זה נמדדו שני קבועי חומר בסיסיים: מודולוס האלסטיות (E) והיחס של פואסון (v). ניסוי זה מדגים כיצד למדוד את הקבועים האלה בסביבת מעבדה באמצעות גייג זן רוזט. הערכים המתקבלים באופן ניסיוני תואמים היטב לערכים שפורסמו של 10,000 ksi ו- 0.3, בהתאמה. ערכים אלה הם המפתח ליישום תורת האלסטיות לתכנון הנ?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

Material ConstantsEngineering DesignTheory Of ElasticityPrototype TestingCivil Engineering StructureAnalytical ModelingModulus Of ElasticityPoisson s RatioStressStrainConstruction Materials LaboratoryAluminum BarLinear ElasticityHooke s LawForceDeformationStress strain Relationship

Skip to...

0:07

Overview

1:12

Principles of Elasticity Theory

4:40

Protocol to Determine Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio

7:41

Data Analysis and Results

9:52

Applications

10:52

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

קבועי חומרים

Structural Engineering

23.4K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved