EKSAMEN I: (MSK205 Materialmekanikk) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG

Like dokumenter
EKSAMEN I: (MSK200 Materialteknologi) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 4 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 4 SIDER VEDLEGG

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG SOM TOTALT BLIR 5 SIDER.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Løsningsforslag til eksamen i materialteknologi

Løsningsforslag TMT 4170 Materialteknologi 1

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Løsningsforslag til eksamen i materiallære Tromsø

Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Tirsdag 12. desember 2006 Tid:

Prøving av materialenes mekaniske egenskaper del 1: Strekkforsøket

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

(.675$25',1 5 0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

MATERIALLÆRE for INGENIØRER

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 6 INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI

Figur 1 Strekkprøvediagram for to prøvestaver

Øvingsoppgave 3. Oppgave 3.4 Hva er mest elastisk av stål og gummi, og hvilket av disse to stoffene har høyest E-modul?

Ekstraordinær E K S A M E N. MATERIALLÆRE Fagkode: ILI 1269

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Øvingsoppgave 4. Oppgave 4.8 Hvorfor er de mekaniske prøvemetodene i mange tilfelle utilstrekkelige?

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

EKSAMEN. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ILI 1458

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Formel ark Mas

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

Løsningsforslag eksamen TMT4185 ;

Øvingsoppgave 4. Oppgave 4.8 Hvorfor er de mekaniske prøvemetodene i mange tilfelle utilstrekkelige?

UNIVERSITETET I OSLO

1.1. Tegn opp et to-dimmensjonalt mønster av tettest mulige pakkede kuler. Identifiser den todimensjonale

Løsningsforslag i stikkordsform til eksamen i maskindeler og materialteknologi Tromsø Desember 2015

Eksamensoppgave i TMA4240 / TMA4245 Statistikk

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMT4185 DES

0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

Tema i materiallære. HIN Allmenn Maskin RA Side 1av7. Mekanisk spenning i materialer. Spenningstyper

UNIVERSITETET I OSLO

Tid: Kl Antall sider (totalt): 5 Oppgavesider: Side 2-4

UTMATTINGSPÅKJENTE SVEISTE KONSTRUKSJONER

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

2 KRYSTALL STRUKTUR (Atomic structure) 2.1 Gitterstruktur

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

UNIVERSITETET I OSLO

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TKT 4100 FASTHETSLÆRE

Gjennom denne oppgaven skal elevene lære å bruke ulike måleredskaper for å beregne volum og tetthet til kuler og vurdere om svarene virker rimelig.

Høgskolen i Narvik- Sivilingeniørutdanningen. I FAGET STE 6235 Materialvalg i Produktutforming

OPPGAVESETTET BESTÅR AV TO (2) OPPGAVER PÅ FIRE (4) SIDER (utenom forsiden) pluss Formelsamling på 7 sider.

Hovednavn. Kapittel 11. Abcdefgh. Teknisk informasjon Ijklnmn. Kobbermalm

Elastisitet, plastisitet og styrking av metaller

UNIVERSITETET I BERGEN

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

5 DEFORMASJON AV METALLISKE MATERIALER (Deformation of metals)

UNIVERSITETET I OSLO

er at krystallitt eller korn. gitterstrukturen. enhetscelle regelmessighet og symmetri. Henning Johansen side 1

DEFORMASJON AV METALLISKE MATERIALER

G hegskolen i oslo. Faglig veileder: A. Gje5$if}Q --- I ~k.~amen~ ", Emnekode: Dynamisk Belastede Kqnstr~!< jq!j~r- - LO523M - Dato:! 2~ -gq!

Tema i materiallære. HIN IBDK RA Side 1 av 7. Mekanisk spenning i materialer

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. - Ett A4 ark med selvskrevne notater (begge sider) - Kalkulator. - Molekylbyggesett. Rute

UNIVERSITETET I OSLO

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Fakultet for naturvitenskap og teknologi. EKSAMEN I KJ 2050, GRUNNKURS I ANALYTISK KJEMI (7,5 sp) Fredag 21. desember 2012 kl

Overflateladningstetthet på metalloverflate

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I STAVANGER

i=1 t i +80t 0 i=1 t i = 9816.

Plastisk deformasjon i metaller

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle spørsmål på oppgavene skal besvares, og alle spørsmål teller likt til eksamen.

Eksamensoppgave i TELE2001 Reguleringsteknikk

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

E K S A M E N. MEKANIKK 1 Fagkode: ITE studiepoeng

Innhold. Utmattingsforløpet deles inn i tre faser. Kap. 2-4 Dimensjonering mht utmatting. Kap. 2-4 Utseende av utmattingsbrudd

Det teknisk- naturvitenskapelige fakultet

EKSAMENSOPPGAVE I KJE-1001

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

DET TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET EKSAMEN I: (MSK205 Materialmekanikk) DATO: 09.12.2013 TID FOR EKSAMEN: 3 timer TILLATTE HJELPEMIDDEL: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler. Kalkulator: HP30S, Casio FX82, TI-30 OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG MERKNADER: Noen engelske ord er satt inn i parentes med mindre skrift. Vedlegg 1 består av nyttig informasjon, bl.a. formler og konstanter. Vedlegg 2 består av et nominell spenning nominell tøynings diagram. Ved bedømmelsen vil hver av deloppgavene telle likt. Totalt vil oppgave 1 vil telle ca. 37,5%, oppgave 2 telle ca. 37,5%, og oppgave 3 ca. 25,0%. Oppgave 1 a) Primærbindinger (primary interatomic bonds) deles inn i tre typer. En av dem er metallisk binding. Hva kalles de to andre? b) Metaller, som har metallisk binding, leder godt varme (good conductors of heat). Forklar hvorfor metaller leder godt varme. 1

Figur 1.a) kubisk enhetscelle med to skraverte plan, A og B. Figur 1b) (110)- plan i ei kubisk enhetscelle fra en BCC-struktur c) Figuren 1a) viser ei kubisk enhetscelle (unit cell) hvor to ulike plan, henholdsvis A og B, som er skraverte (hatched). Hva er Miller indekser for hvert av planene? Vis beregningene (calculations) som viser hvordan du har kommet fram til Miller indeksene for begge de to planene, A og B. d) Figur 1b) er et (110)-plan i en BCC- struktur, atomradius er 0,124 nm. Vi antar at atomene er stive kuler (hard-sphere) som berører hverandre (touch each other) langs de tetteste retningene (directions). Hvor lang er akselengden (cube edge length), a, for denne enhetscella? Vis utregninger. e) Beregn den atomære plantettheten (planar density) for (110)-planet og for et (001)- plan for en BCC- struktur. Vis utregning og anta (suggest) en akselengde (cube edge length) hvis du ikke klarte å beregne a fra 1d). f) Hvilken av (001) eller (110) planet for BCC-struktur ville ha størst overflateenergi (surface free energi) dersom et slikt plan er ytre overflate av et metall. Begrunn svaret. Oppgave 2 Figur 2. Nominell spenning og nominell tøyning fra en-akset strekk av en sirkulær prøvestav av et metall med Poissons forholdstall, = 0,30. Målelengde, l 0 =150 mm. og tverrsnittsradius, r 0 = 8,5 mm. 2

Figur 2, også i vedlegg 2, viser nominell spenning som funksjon av nominell tøyning for et metall under en-akset strekk utført ved romtemperatur. Prøvestaven ble maskinert til en sylindrisk stav med radius 8,5 mm og en mållengde på 150,0 mm. Poissons tall, for metallet er 0,30. Tegn (draw) en figur mest mulig lik, Figur 2, vedlegg 2. Bruk den tegna figuren til å vise hvor på diagrammet at verdier er avlest på i Figur 2, vedlegg 2, for de ulike deloppgavene, a) - e). Vis beregninger for de deloppgavene som krever beregninger. a) Beregn E-modul (modulus of elasticity) (Svaret i GPa). b) Finn flytegrense (yield strength) (Svaret i MPa), svarende til 0.2% plastisk deformasjon. c) Finn strekkfasthet (tensile strength) (Svaret i MPa). d) Finn bruddforlengelse (Svaret i %). e) Beregn tversnittsdiameteren (diameter) til staven ved nominell spenning på 300 MPa. (Svaret i mm.). Vis beregninger. f) Vi integrerer hele arealet under nominell spenning nominell tøyningskurven. Tallet vi får da en størrelse som vi har et eget navn på. Hva kaller vi denne størrelsen og hva er denne størrelsen et mål for? Oppgave 3 Utmattingsforsøk (fatigue experiments) av messing gav følgende eksperimentelle data: Spenningsamplitude (MPa) Antall sykler Til brudd (N) Log(N) 170 3.7x10 4 4.5 148 1.0x10 5 5.0 130 3.0x10 5 5.5 114 1.0x10 6 6.0 92 1.0x10 7 7.0 80 1.0x10 8 8.0 74 1.0x10 9 9.0 a) De fleste havaritilfeller for metalliske materialer er knyttet til utmatting. Hva er karakteristisk for spenningstilstanden som fører til utmattingsbrudd? b) Plot S N diagrammet for messing ut i fra oppgitte data i tabellen over, og bestem utmattingsfastheten (fatigue strength) for 4.0x10 6 sykler. c) Hvilken type/typer laboratorieutstyr brukes for å bestemme eksperimentelle data av den typen som vist i tabellen over? d) Utmatingsprosessen (process of fatigue failure) beskrives i tre trinn. Beskriv kort hver av de tre trinnene. 3

Vedlegg 1 Formler og konstanter Atomtype Mg (magnesium) Al (aluminium) Si (silisium) Cu (kobber) Atom vekt (g/mol) 24,31 26,98 28,09 63,55 Atomradius (nm) 0,160 0,143 0,118 0,128 Elektronegativitet 1,2 1,5 1,8 1,9 N A = 6,023 X 10 23 atomer/mol 1kPa = 10 3 Pa R = 8,31441 J/(mol. K) 1MPa = 10 6 Pa D 0 (Cu i Al) 0,000078 m 2 /s 1 GPa = 10 9 Pa Q (Cu i Al) 211 kj/mol 1 m = 10 6 m A = r 2 1 nm = 10 9 m V = (4/3) r 3 = na VN C A LD = (number of atoms centered on direction vector)/(length of direction vector) PD = (number of atoms centered on a plane)/(area of plane) APF = (volume of atoms in the unit cell)/(total unit cell volume) D = D 0 exp[-q d /(RT) ] = G = - ( X / Z ) = -( Y / Z ) E = 2G(1 + ) T = (1 + ) T = ln(1 + ) m = 2 0 (a/ t ) ½ c = [(2E s )/( a)] ½ K c = Y c ( a) ½ T = K n T y = 0 + k y d -½ d n d n 0 = Kt 4

Vedlegg 2 Figur 2. Nominell spenning og nominell tøyning fra en-akset strekk av en sirkulær prøvestav av et materiale med Poissons forholdstall, = 0,30. Målelengde, l 0 =150 mm. og tverrsnittsradius, r 0 = 8,5 mm. 5