Hoofdstuk 4, de rol van mechanische
eigenschappen in technische materialen
4.1 Mechanische eigenschappen
Mechanische eigenschappen zijn de materiaaleigenschappen die zich uiten wanneer een bepaalde
kracht op het materiaal wordt uitgeoefend.
Spanning over het draagvlak wordt berekend door σ=F/A waarbij F=kracht en A=oppervlakte (in
N/mm²). 1 MPa= 1N/mm².
We definiëren verschillende soorten spanning: trek-, druk-, buig-, schuif- en torsiespanning.
Combinaties van verschillende spanningen kunnen ook voorkomen.
Sterkte: de maximale spanning die verdragen kan worden bij de diverse soorten belastingen: trek-,
torsie-, afschuif-, druk-, kruip-, spanningsbreuksterkte. Bij plastic komt daar buigsterkte bij.
4.2 Trekproeven
Sterkte wordt bepaald a.d.h.v. mechanische proeven. Monsters worden getrokken, gebogen,
gedraaid, samengedrukt en afgeschoven tot ze breken. Een gegeven sterktewaarde zal altijd een
bereik hebben, en dus nooit één getal zijn. Trekproeven definiëren de treksterkte, vloeigrens,
elasticiteitsmodulus, % reductie in een oppervlakte, rek.
Bij een trek- en drukproef is de belasting loodrecht op het draagvlak. Trekproefmonsters zijn vaak
cilindrische staven met een gereduceerde diameter of platte platen met een smal segment in het
centrum. Het monster wordt in een trekbank gezet. Deze trekbank trekt net zo lang tot het staafje
kapot gaat. In de resultaten wordt de verlenging uitgezet tegen de belasting. Voor materiaalkeuze
moet dit worden omgerekend naar spanning en rek. F/ oorspronkelijke
doorsnedeoppervlakte=spanning.
Rek: verandering in de afstand tussen de twee ijkpunten gedeeld door de oorspronkelijke afstand
tussen de ijkpunten:
ɛ=∆l/l₀
waarbij
ɛ= rek
∆l=verandering in de afstand tussen de ijkpunten
l₀= oorspronkelijke afstand tussen de ijkpunten
Rek is een dimensielose fractie. Als de proef stopt terwijl het monster in het elastisch gebied is ‘veert’
het materiaal nog terug. De spanning-rekkromme is voor metalen en keramieken lineair.
Elasticiteitsmodulus: de helling van de spanning-rekkromme in het elastische gebied. Wordt
berekend door E= ∆spanning/∆rek.
Dit is de wet van Hooke, deze geldt ook voor drukbelasting. Bij drukbelasting spreekt men van
compressiemodulus: de verhouding tussen nominale spanning en volumerek. Elasticiteitsmodulus is
gelijk aan compressiemodulus.
Proportionaliteitsgrens: de overgang van niet-lineairiteit in de spanning-rekkromme. Kort na dit punt
vervormd het monster permanent (plastische deformatie).
Rekgrens/vloeigrens: het punt waarop de deformatie van het materiaal overgaat van elastisch naar
eigenschappen in technische materialen
4.1 Mechanische eigenschappen
Mechanische eigenschappen zijn de materiaaleigenschappen die zich uiten wanneer een bepaalde
kracht op het materiaal wordt uitgeoefend.
Spanning over het draagvlak wordt berekend door σ=F/A waarbij F=kracht en A=oppervlakte (in
N/mm²). 1 MPa= 1N/mm².
We definiëren verschillende soorten spanning: trek-, druk-, buig-, schuif- en torsiespanning.
Combinaties van verschillende spanningen kunnen ook voorkomen.
Sterkte: de maximale spanning die verdragen kan worden bij de diverse soorten belastingen: trek-,
torsie-, afschuif-, druk-, kruip-, spanningsbreuksterkte. Bij plastic komt daar buigsterkte bij.
4.2 Trekproeven
Sterkte wordt bepaald a.d.h.v. mechanische proeven. Monsters worden getrokken, gebogen,
gedraaid, samengedrukt en afgeschoven tot ze breken. Een gegeven sterktewaarde zal altijd een
bereik hebben, en dus nooit één getal zijn. Trekproeven definiëren de treksterkte, vloeigrens,
elasticiteitsmodulus, % reductie in een oppervlakte, rek.
Bij een trek- en drukproef is de belasting loodrecht op het draagvlak. Trekproefmonsters zijn vaak
cilindrische staven met een gereduceerde diameter of platte platen met een smal segment in het
centrum. Het monster wordt in een trekbank gezet. Deze trekbank trekt net zo lang tot het staafje
kapot gaat. In de resultaten wordt de verlenging uitgezet tegen de belasting. Voor materiaalkeuze
moet dit worden omgerekend naar spanning en rek. F/ oorspronkelijke
doorsnedeoppervlakte=spanning.
Rek: verandering in de afstand tussen de twee ijkpunten gedeeld door de oorspronkelijke afstand
tussen de ijkpunten:
ɛ=∆l/l₀
waarbij
ɛ= rek
∆l=verandering in de afstand tussen de ijkpunten
l₀= oorspronkelijke afstand tussen de ijkpunten
Rek is een dimensielose fractie. Als de proef stopt terwijl het monster in het elastisch gebied is ‘veert’
het materiaal nog terug. De spanning-rekkromme is voor metalen en keramieken lineair.
Elasticiteitsmodulus: de helling van de spanning-rekkromme in het elastische gebied. Wordt
berekend door E= ∆spanning/∆rek.
Dit is de wet van Hooke, deze geldt ook voor drukbelasting. Bij drukbelasting spreekt men van
compressiemodulus: de verhouding tussen nominale spanning en volumerek. Elasticiteitsmodulus is
gelijk aan compressiemodulus.
Proportionaliteitsgrens: de overgang van niet-lineairiteit in de spanning-rekkromme. Kort na dit punt
vervormd het monster permanent (plastische deformatie).
Rekgrens/vloeigrens: het punt waarop de deformatie van het materiaal overgaat van elastisch naar
