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Constantes de matériau

Vue d'ensemble

Source : Roberto Leon, département de génie Civil et environnemental, Virginia Tech, Blacksburg, VA

Contrairement à la production de voitures ou de grille-pains, où des millions d’exemplaires identiques sont faites et essais de prototypes étendue est possible, chaque ouvrage de génie civil est unique et très coûteux à reproduire (Fig.1). Par conséquent, ingénieurs civils doit s’appuyer largement sur la modélisation analytique pour la conception de leurs structures. Ces modèles sont des abstractions simplifiées de la réalité et sont utilisés pour vérifier que les critères de performance, en particulier ceux liés à la résistance et la rigidité, ne sont pas violés. Afin d’accomplir cette tâche, ingénieurs ont besoin de deux pièces : un ensemble de théories qui expliquent comment les structures répondent à des charges, c'est-à-dire, comment les forces et les déformations sont liées et (b) une série de constantes qui différencient dans ces théories comment matériaux (acier et béton) diffèrent dans leur réponse.

Figure 1
Figure 1 : Plaque tournante du transport World Trade Center (New York).

La plupart de conception technique utilise aujourd'hui des principes élastiques linéaires pour calculer les forces et les déformations dans les structures. Dans la théorie de l’élasticité, plusieurs constantes de matériau sont nécessaires pour décrire la relation entre le stress et la fatigue. Stress se définit comme la force par unité de surface, alors que la souche est définie comme le changement de dimension lorsqu’elle est soumise à une force divisée par la grandeur originale de cette dimension. Les deux plus courantes de ces constantes sont le module d’élasticité (E), qui concerne le stress la souche et coefficient de Poisson (ν), c'est-à-dire le rapport entre latéral à déformation longitudinale. Cette expérience va introduire l’équipement typique utilisé dans un laboratoire de matériaux de construction pour mesurer la force (ou stress) et déformation (ou souche) et utilisez-les pour mesurer E et ν d’une barre d’aluminium typique.

Procédure

Module d’élasticité et coefficient de Poisson du rapport

On supposera ici que les élèves ont été formés dans les précautions d’utilisation et la sécurité nécessaires pour faire fonctionner la machine d’essai universelle.

  1. Obtenir un aluminium rectangulaire bar (12 po x 1 po x ¼ po.) ; un aluminium 6061 T6xxx ou plus est recommandé. Un trou doit être percé environ 1 po de fin d’une poutre pour servir de point de chargement.
  2. Marquer un emplacement s

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Résultats

Les données doivent être importées ou transcrit dans un tableur pour une manipulation facile et la représentation graphique. Les données recueillies sont indiquées dans le tableau 1.

Parce que l’extensomètre rosette n’est pas alignée sur les axes principaux de la poutre, les souches de rosette doivent être entrés dans les équations pour ε1, 2 (EQ. 9) et ε (équation 10) ci-dessus pour calculer les déformations principales, ayan...

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Applications et Résumé

Dans cette expérience, on a mesuré les deux constantes de matières fondamentales : le module d’élasticité (E) et coefficient de Poisson (v). Cette expérience montre comment mesurer ces constantes dans un laboratoire à l’aide d’un extensomètre de rosette. Les valeurs obtenues expérimentalement correspondent bien avec les valeurs publiées de 10 000 ksi et 0,3, respectivement. Ces valeurs sont essentiels dans l’application de la théorie de l’élasticité pour la conception technique, et cette ...

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

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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

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