Materialen 2
DEEL 1 - Inleiding tot de materiaalkeuze eigenschappen van materialen
1. Inleiding – schema�sch overzicht van
materiaaleigenschappen
Materialen worden gekozen op grond van hun eigenschappen.
Materiaaleigenschappen zijn verdeeld in 4 hoofdgroepen: Chemisch; fysisch; mechanisch en
produc�etechnische eigenschappen daarin heb je dan nog de onderverdeling: metalen;
kunststoffen; keramische materialen en composieten.
Onder rekeigenschappen worden verstaan: treksterkte; breukrek; elas�citeitsgrens en
elas�citeitsmodulus
2. Bespreking van enkele eigenschappen van materialen
2.1. Mechanische eigenschappen
= De mechanische eigenschappen van een materiaal hebben betrekking op het gedrag van de
materialen onder invloed van krachten.
• Mechanische proeven: krachtenpatroon wordt eenvoudig gehouden de resultaten
v.d. proeven zijn niet bruikbaar door de voorwaarden die eraan worden gekoppeld,
waar het krachtenpatroon veel ingewikkelder is.
2.2. De trekproef
= Bij de trekproef wordt op een trekbank een proefstaaf met genormaliseerde afme�ngen
onderworpen aan een geleidelijk toenemende trekkracht tot hij breekt.
Doel trekkracht- verleningsdiagram opstellen per materiaal
Diagram hee� een verloop; begin v.d. proef verlening 𝛥𝛥 L vd staaf= recht evenredig met de
trekkracht F = LINEIARE GEDEELTE/ EVENREDIGHEIDSGEBIED (OA)
,• A = evenredigheidsgrens (OA) van een materiaal
o Voorbij punt A gebogen lijn = de versnelling neemt sneller toe dan het
evenredigheidsgebied
• C = onderbreken van de proef vaststelling = bij geleidelijke ontlas�ng wordt de
oorspronkelijke curve niet meer gevolgd
o Er wordt een recht lijn gevormd evenwijdig met belas�ng lijn OA tot in het
punt D
Trekstaaf behoudt blijvende verlening OD = plas�sche vervorming
Trekkracht opnieuw opvoeren diagram verloopt volgens DC
• Vanaf C verloopt de curve tot B (zoals dit zou zijn zonder tussenontlas�ng)
• Trekkracht neemt toe tot een maximale waarde F max in punt B
• Tot in punt B is de verlenging gelijkma�g verdeeld over de volledige lengte
• Na bereiken van het max. punt B proefstaaf wordt
kleiner in het midden ontstaan van insnoering
• Insnoering wordt ingezet = de belas�ng op de
proefstaaf daalt (minder kracht nodig om ze uit te
rekken)
• Vanaf B is er een a�uiging naar beneden
• Verlenging en insnoering gaan door tot de staaf
breekt.
• Je hebt ook het spanning-rek diagram
o Spanning Q
o Spanning = kracht F gedeeld door het opp. A waarop de kracht werkt
o Q = F/A
• Trekspanning: voorwerp uitrekken onder invloed van kracht
• Drukspanning: voorwerp samendrukken onder invloed van drukkracht
• Schuifspanning: construc�eonderdelen doen splijten onder invloed van schui�racht
• Torsiespanning: voorwerp verwringen onder invloed van torsiekracht
• Buigspanning: voorwerp doen buigen
,De REK = onder de rek 𝜀𝜀 verstaat men de verlening 𝛥𝛥 L gedeeld door de oorspronkelijke lengte
𝐿𝐿0 . De rek wordt uitgedruk in een percentage.
𝛥𝛥𝛥𝛥 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣
𝜀𝜀 = × 100 =
𝐿𝐿0 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙
a) De treksterkte 𝜎𝜎𝑡𝑡
b) De elas�citeitsgrens 𝜎𝜎𝐸𝐸
c) De 𝜎𝜎0,2 -grens of 0,2 % -rekgrens
d) De elas�citeitsmodulus van Young E
e) De breukrek 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏
f) De insnoering 𝜓𝜓
De treksterkte = verhouding tussen maximale trekkracht F max en de oorspronkelijke
𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
proefstaaf van de doorsnede A0 𝜎𝜎𝑡𝑡 =
𝐴𝐴0
Vaak gebruikt als indica�e voor de sterkte van een materiaal.
De elas�citeitsgrens = de spanning waarbij voor het eerst plas�sche deforma�e optreedt<
• Bij hogere spanningen dan de elas�citeitsgrens treedt rek op die niet meer verdwijnt
• In ontwerpsitua�es is deze eigenschap van groter belang dan de treksterkte
ontwerpers willen niet dat hun construc�e-element onder invloed van
gebruiksspanning blijvend wordt uitgerekt/verbogen
Vaak gebruikt als indica�e voor de s�j�eid van een materiaal
, De 𝝈𝝈𝟎𝟎,𝟐𝟐 -grens of 0,2 % -rekgrens = spanning waarbij een blijvende rek van 0,2% is opgetreden
omdat de spanning waarbij plas�sche deforma�e inzet zich niet al�jd exact laat bepalen.
De elas�citeitsmodulus van Young E = de verhouding van de spanning tot de rek die voor het
lineaire gedeelte constant is (maat voor de s�j�eid)
De breukrek 𝜺𝜺𝒃𝒃𝒃𝒃
Wordt bepaald vanuit de gebroken proefstaaf, niet vanuit het spanning-rek diagram. Breukrek
wordt gevonden door beiden delen van de gebroken proefstaaf aan elkaar te passen en dan de
totale meetlengte te bepalen.
• Breukrek = lengte na de breuk – oorspronkelijke lengte/ oorspronkelijke lengte x 100%
𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 − 𝐿𝐿0
𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑥𝑥 100%
𝐿𝐿0
De breukrek is een indica�e voor de taaiheid van een materiaal.
De insnoering 𝝍𝝍
Gevonden door het verschil tussen de oorspronkelijke dwarsdoorsnede en de doorsnede op de
plaats waar de proefstaaf is ingesnoerd en gebroken.
• Materialen veel insnoeren = taaie materiaal
• Materialen weinig insnoeren = brosse materiaal
Materialen met een breukrek/ insnoering <10% gelden als moeilijk vervormbaar = bros. Deze
materialen kunnen niet ver worden uitgerekt zonder te breken.
DEEL 1 - Inleiding tot de materiaalkeuze eigenschappen van materialen
1. Inleiding – schema�sch overzicht van
materiaaleigenschappen
Materialen worden gekozen op grond van hun eigenschappen.
Materiaaleigenschappen zijn verdeeld in 4 hoofdgroepen: Chemisch; fysisch; mechanisch en
produc�etechnische eigenschappen daarin heb je dan nog de onderverdeling: metalen;
kunststoffen; keramische materialen en composieten.
Onder rekeigenschappen worden verstaan: treksterkte; breukrek; elas�citeitsgrens en
elas�citeitsmodulus
2. Bespreking van enkele eigenschappen van materialen
2.1. Mechanische eigenschappen
= De mechanische eigenschappen van een materiaal hebben betrekking op het gedrag van de
materialen onder invloed van krachten.
• Mechanische proeven: krachtenpatroon wordt eenvoudig gehouden de resultaten
v.d. proeven zijn niet bruikbaar door de voorwaarden die eraan worden gekoppeld,
waar het krachtenpatroon veel ingewikkelder is.
2.2. De trekproef
= Bij de trekproef wordt op een trekbank een proefstaaf met genormaliseerde afme�ngen
onderworpen aan een geleidelijk toenemende trekkracht tot hij breekt.
Doel trekkracht- verleningsdiagram opstellen per materiaal
Diagram hee� een verloop; begin v.d. proef verlening 𝛥𝛥 L vd staaf= recht evenredig met de
trekkracht F = LINEIARE GEDEELTE/ EVENREDIGHEIDSGEBIED (OA)
,• A = evenredigheidsgrens (OA) van een materiaal
o Voorbij punt A gebogen lijn = de versnelling neemt sneller toe dan het
evenredigheidsgebied
• C = onderbreken van de proef vaststelling = bij geleidelijke ontlas�ng wordt de
oorspronkelijke curve niet meer gevolgd
o Er wordt een recht lijn gevormd evenwijdig met belas�ng lijn OA tot in het
punt D
Trekstaaf behoudt blijvende verlening OD = plas�sche vervorming
Trekkracht opnieuw opvoeren diagram verloopt volgens DC
• Vanaf C verloopt de curve tot B (zoals dit zou zijn zonder tussenontlas�ng)
• Trekkracht neemt toe tot een maximale waarde F max in punt B
• Tot in punt B is de verlenging gelijkma�g verdeeld over de volledige lengte
• Na bereiken van het max. punt B proefstaaf wordt
kleiner in het midden ontstaan van insnoering
• Insnoering wordt ingezet = de belas�ng op de
proefstaaf daalt (minder kracht nodig om ze uit te
rekken)
• Vanaf B is er een a�uiging naar beneden
• Verlenging en insnoering gaan door tot de staaf
breekt.
• Je hebt ook het spanning-rek diagram
o Spanning Q
o Spanning = kracht F gedeeld door het opp. A waarop de kracht werkt
o Q = F/A
• Trekspanning: voorwerp uitrekken onder invloed van kracht
• Drukspanning: voorwerp samendrukken onder invloed van drukkracht
• Schuifspanning: construc�eonderdelen doen splijten onder invloed van schui�racht
• Torsiespanning: voorwerp verwringen onder invloed van torsiekracht
• Buigspanning: voorwerp doen buigen
,De REK = onder de rek 𝜀𝜀 verstaat men de verlening 𝛥𝛥 L gedeeld door de oorspronkelijke lengte
𝐿𝐿0 . De rek wordt uitgedruk in een percentage.
𝛥𝛥𝛥𝛥 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣
𝜀𝜀 = × 100 =
𝐿𝐿0 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙
a) De treksterkte 𝜎𝜎𝑡𝑡
b) De elas�citeitsgrens 𝜎𝜎𝐸𝐸
c) De 𝜎𝜎0,2 -grens of 0,2 % -rekgrens
d) De elas�citeitsmodulus van Young E
e) De breukrek 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏
f) De insnoering 𝜓𝜓
De treksterkte = verhouding tussen maximale trekkracht F max en de oorspronkelijke
𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
proefstaaf van de doorsnede A0 𝜎𝜎𝑡𝑡 =
𝐴𝐴0
Vaak gebruikt als indica�e voor de sterkte van een materiaal.
De elas�citeitsgrens = de spanning waarbij voor het eerst plas�sche deforma�e optreedt<
• Bij hogere spanningen dan de elas�citeitsgrens treedt rek op die niet meer verdwijnt
• In ontwerpsitua�es is deze eigenschap van groter belang dan de treksterkte
ontwerpers willen niet dat hun construc�e-element onder invloed van
gebruiksspanning blijvend wordt uitgerekt/verbogen
Vaak gebruikt als indica�e voor de s�j�eid van een materiaal
, De 𝝈𝝈𝟎𝟎,𝟐𝟐 -grens of 0,2 % -rekgrens = spanning waarbij een blijvende rek van 0,2% is opgetreden
omdat de spanning waarbij plas�sche deforma�e inzet zich niet al�jd exact laat bepalen.
De elas�citeitsmodulus van Young E = de verhouding van de spanning tot de rek die voor het
lineaire gedeelte constant is (maat voor de s�j�eid)
De breukrek 𝜺𝜺𝒃𝒃𝒃𝒃
Wordt bepaald vanuit de gebroken proefstaaf, niet vanuit het spanning-rek diagram. Breukrek
wordt gevonden door beiden delen van de gebroken proefstaaf aan elkaar te passen en dan de
totale meetlengte te bepalen.
• Breukrek = lengte na de breuk – oorspronkelijke lengte/ oorspronkelijke lengte x 100%
𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 − 𝐿𝐿0
𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑥𝑥 100%
𝐿𝐿0
De breukrek is een indica�e voor de taaiheid van een materiaal.
De insnoering 𝝍𝝍
Gevonden door het verschil tussen de oorspronkelijke dwarsdoorsnede en de doorsnede op de
plaats waar de proefstaaf is ingesnoerd en gebroken.
• Materialen veel insnoeren = taaie materiaal
• Materialen weinig insnoeren = brosse materiaal
Materialen met een breukrek/ insnoering <10% gelden als moeilijk vervormbaar = bros. Deze
materialen kunnen niet ver worden uitgerekt zonder te breken.
