Aylık arşivler: Mart 2013

Elastiklik Modülü

Malzemenin bir kuvvet altında elastik şekil değiştirmesine elastisite modülü denir. Young modülü yada elastiklik modülü olarak da ifade edilebilir. Elastiklik modülü artarsa malzemenin kalıcı şekil değişimi olmadan dayanabileceği kuvvet de artar. Ürün tasarımında önemli parametrelerden biridir.

Elastik deformasyon bölgesinde, lineer doğrunun eğimi yani Gerilme/Birim uzamadır.

cekme

E= σ(Gerilme) / ε (birim uzama)  olarak tanımlanır. Birimi N/mm² (MPa) yada N/m² (GPa) ‘dir.

Bazı metallerin, Çelik, Alüminyum ve Bakır gibi metallerin elastisite modülü ve poisson oranı değerleri.

MalzemeElastisite Modülü (GPa)Poisson Oranı
Çelik2070.3
Alüminyum690.33
Bakır970.34
Titanyum1070.34
Magnezyum450.29
Pirinç970.34
Nikel2070.31
Tungsten4070.28

Alaşım Elementlerin Çeliğe Etkileri

Maksimum %2,06 karbon içeren demir karbon alaşımları çelik olarak adlandırılır. Çelikler halen günümüzde en yaygın kullanılan malzeme grubunu oluşturmaktadır. Çelikler yalın karbonlu olabileceği gibi, çeşitli özelliklerin geliştirilebilmesi için bazı alaşım elementleri içerebilirler. Çelik bünyesinde bulunan elementler; istenerek katılan alaşım elementleri ve bunların yanında uzaklaştırılmak istenen, özelliklere kötü yönde etkili elementlerdir. Çeliklerin alaşım elementleri ve etkileri şunlardır: Alaşım Elementlerin Çeliğe Etkileri yazısına devam et

Buzlu yolda dönmek neden zordur ?

Çünkü otomobilin dönmesini sağlayan yol ile tekerlek arasındaki sürtünme kuvvetidir. Buzla kaplanan yolun tekerlekle arasındaki sürtünme kuvveti azalmış, otomobilin dönmesini sağlayan kuvvet azaldığı için de dönüş zorlaşmış olur. Sürtünme  kuvveti dönüş sırasında otomobilin savrulmasını engelleyen kuvvettir. Bunu başarabilmesinin nedeni, yönünün virajı bir çembere tamamladığımızda oluşan çemberin merkezine doğru olmasıdır.

Peki dönüşlerde kuvvet merkeze doğru ise biz niye çemberin dışına doğru savruluruz? Bunun nedeni otomobilin ve dolayısıyla otomobilin içindeki yolcuların merkezcil kuvvete ters yönde bir kuvvetin (merkezkaç kuvvetinin) etkisi altında olması değil. Dönen arabanın bulunduğu referans sistemi için böyle bir kuvvet yoktur, ancak bu sistemde bulunanlar sanal bir kuvvetin etkisi altında oldukları hissine kapılır. Ancak sola dönerken sağa savrulmamızın (ya da tersi) asıl nedeni, hareket durumumuzu koruma eğiliminde olmamız olarak tarif edilen eylemsizliğimizdir. Newton’un ikinci hareket yasası, bir cisme etki eden kuvvet ile cisimde meydana gelen hız değişimi arasındaki ilişkiyi gösterir. Bu ilişki, kütlesi büyük bir cisimde hız değişimi meydana getirmek için daha çok kuvvet uygulamamız gerektiğini söyler. Bu aynı zamanda şu anlama da gelir: Bir cismin kütlesi ne kadar fazla ise hız değişimine o kadar çok direnç gösterir. Yani bu yasa eylemsizlik prensibini içerir. Otomobil dönerken hız değişimi merkeze doğru olduğundan, hem otomobil hem biz merkezin dışına doğru savrularak bu değişime direnç gösteririz.

Virajlarda araçların devrilmesinin nedeni de budur.

 Peki tır, kamyon gibi yüksek araçların devrilme riski neden fazladır?

Yatay konumdaki bir kalemi bir parmağınızın üzerinde dengede tutmaya çalışmışsınızdır. Parmağınız tam kütle merkezinin altında değilse kaleminiz uzun olan taraf üzerine devrilir. Moment kolu ne kadar uzun ise tork (döndürme kuvveti) o kadar fazladır. Kamyonet, minibüs gibi yüksek araçların kütle merkezi daha yukarıda, haliyle tekerleklerden daha uzakta olduğu için dönüş sırasındaki moment kolu uzundur ve daha kolay devrilirler. Kaynak: Bilim Teknik

Kompozit Malzemelerin Avantaj ve Dezavantajları

Kompozit malzemelerin, metallere göre avantaj ve dezavantajları şu şekilde sıralayabiliriz:

Avantajları:

  • Çatlak ilerlemesi olayı minimize edilmiştir.
  • Titreşimleri absorbe edilme özelliği sağlanmıştır.
  • Kompozitlerden bazıları çok yüksek akma sınırı (akma gerilmesi) değerlerine sahiptir.
  • Korozyon problemi yoktur. Bunda matris ve malzemenin uygun seçilmesinin önemi büyüktür. Aksi takdirde birbirleri ile temasta bulunan malzemeler pil oluşturacak ve galvanik korozyona neden olacaktır.
  • Kopma uzaması metallere göre daha yüksektir.
  • Yorulma dirençleri oldukça yüksektir.
  • Ağırlıkça tasarruf edilmiştir.

Dezavantajları:

  • Metallere yapışmazlar.Fırınlamadan (pişirmeden) kullanılamazlar.
  • Değişik doğrultuda değişik mekanik özelliklere sahiptir. Aynı kompozit malzemeler için çekme, basma, kesme, eğilme mukavemet değerleri farklı farklıdır. Elyaf doğrultusundaki elastik modülü, elyafa dik doğrultudaki elastik modülünden daha büyüktür.
  • Üretimi nispeten pahalıdır.
  • Nem ve hava zerrecikleri, kompozitlerin mekanik ve yorulma özelliklerini olumsuz yönde etkiler.
  • Delik delme ve kesme türü işlemler liflerde açılmaya yol açmaktadır (Ancak 3 boyutlu dokumada bu olay söz konusu değildir. Zira 3 boyutlu yapının kesilmesiyle elde edilen ve 2.5 boyutlu yapı adı verilen malzeme türü iyi özellikler vermektedir.)