Tentamen MATERIAALKUNDE I, code

Vergelijkbare documenten
Tentamen MATERIAALKUNDE Ia

Tentamen MATERIAALKUNDE Ia

Tentamen MATERIAALKUNDE I, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE I, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE II, code

Tentamen MATERIAALKUNDE 2

Tentamen WB6101 Materiaalkunde I voor WB over de leerstof van studiejaar januari 2011

Tentamen Verwerking en Eigenschappen van Kunststoffen ( ) 2 februari 2012, uur

Opgave 1 Golven op de bouwplaats ( 20 punten, ) Een staalkabel met lengte L hangt verticaal aan een torenkraan.

VAK: Mechanica - Sterkteleer HWTK

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, WETENSCHAP EN CULTUUR UNIFORM EXAMEN HAVO 2015

Polymeren: Structuur en eigenschappen 4A580

Basic Creative Engineering Skills

Mechanica van Materialen: Voorbeeldoefeningen uit de cursus

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS versie C - OPGAVEN.doc 1/7

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 1/16

Examen Klassieke Mechanica

woensdag 6 augustus 2008, u Code: 8W020, BMT 1.3 Faculteit Biomedische Technologie Technische Universiteit Eindhoven

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, WETENSCHAP EN CULTUUR UNIFORM HEREXAMEN HAVO 2015

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN 23 JANUARI 2007

Examen Klassieke Mechanica

RBEID 16/5/2011. Een rond voorwerp met een massa van 3,5 kg hangt stil aan twee touwtjes (zie bijlage figuur 2).

EXAMEN MIDDELBAAR ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN 1977 MAVO4 NATUUR- EN SCHEIKUNDE I. Zie ommezijde. Vrijdag 19 augustus,

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120 7 april 2010, uur. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan.

Plasticiteit. B. Verlinden Inleiding tot de materiaalkunde. Structuur van de lessen 1-4

Construerende Technische Wetenschappen

a) Benoem de verschillende weefsels van een loofboom die je tegenkomt als je de stam horizontaal doorzaagt. Geef tevens de functie van elk weefsel.

4900 snelheid = = 50 m/s Grootheden en eenheden. Havo 4 Hoofdstuk 1 Uitwerkingen

sin( α + π) = sin( α) O (sin( x ) cos( x )) = sin ( x ) 2sin( x )cos( x ) + cos ( x ) = sin ( x ) + cos ( x ) 2sin( x )cos( x ) = 1 2sin( x )cos( x )

2010-I. A heeft de coördinaten (4 a, 4a a 2 ). Vraag 1. Toon dit aan. Gelijkstellen: y= 4x x 2 A. y= ax

2 H-ll EXAMEN HOGER ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN 1974 NATUURKUNDE. Woensdag 28 augustus, uur. Zie ommezijde

Tussentoets 2 Mechanica 4RA03 17 oktober 2012 van 9:45 10:30 uur

Antwoordformulier CTB1310 Constructiemechanica 2 ~ ~ 5 ECTS ^^^^'^

Solid Mechanics (4MB00) Toets 2 versie 4

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 19 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Construerende Technische Wetenschappen

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2008-II

ALGEMEEN 1. De luchtdruk op aarde is ongeveer gelijk aan. A 1mbar. B 1 N/m 2. C 13,6 cm kwikdruk. D 100 kpa.

Naam: Klas: Toets Eenvoudige interferentie- en diffractiepatronen VWO (versie A)

Vraag 1. F G = N F M = 1000 N k 1 = 100 kn/m k 2 = 77 kn/m

MAV04. NATUUR- EN SCHEIKUNDE I (Natuurkunde) EXAMEN MIDDELBAAR ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN Woensdag 30 augustus,

Tentamen x 3

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB augustus 2011, uur

Tentamen Toegepaste elasticiteitsleer (4A450)

TENTAMEN NATUURKUNDE

S3 Oefeningen Krachtenleer Hoofdstuk II II-3. II-3 Grafisch: 1cm. II-3 Analytisch. Sinusregel: R F 1

TENTAMEN. x 2 x 3. x x2. cos( x y) cos ( x) cos( y) + sin( x) sin( y) d dx arcsin( x)

Examen HAVO. wiskunde B1,2. tijdvak 1 dinsdag 20 mei uur

Voorbeeldtentamen Wiskunde B

Hoofdstuk 7 Stoffen en materialen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Voortgangstoets NAT 4 HAVO week 11 SUCCES!!!

Stappenplan knik. Grafiek 1

Productontwikkeling 3EM

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2008-I

Faculteit Biomedische Technologie. 9 april 2018, 18:00-21:00 uur

Naam:... Studentnr:...

==== Technische Universiteit Delft ==== Vermeld rechts boven uw werk Instellingspakket Toegepaste Mechanica

5 Weerstand. 5.1 Introductie

Mechanica, deel 2. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

NATUURKUNDE 8 29/04/2011 KLAS 5 INHAALPROEFWERK HOOFDSTUK

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- AT1 - OPGAVEN 1/6

Q l = 23ste Vlaamse Fysica Olympiade. R s. ρ water = 1, kg/m 3 ( ϑ = 4 C ) Eerste ronde - 23ste Vlaamse Fysica Olympiade 1

Kaas. foto 1 figuur 1. geheel aantal cm 2.

M6131 Antwoorden 1 Pennenhouder

Elektromagnetische veldtheorie (121007) Proeftentamen

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, WETENSCHAP EN CULTUUR UNIFORM EXAMEN VWO 2015

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 5 juli 2013, uur

Elk vermoeden van fraude wordt gemeld bij de examencommissie.

Stappenplan knik. Grafiek 1

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Lees onderstaande goed door. Je niet houden aan de instructies heeft direct gevolgen voor de beoordeling.

( ) ( ) Bij welke karakteristieke afschuifsnelheid zijn de weerstanden voor beide materialen gelijk: dan moet gelden:

Basismechanica. Blok 2. Spanningen en vervormingen

Exact periode 2.1. Q-test. Dichtheid vaste stoffen Dichtheid vloeistoffen; interpoleren

leeftijd kwelder (in jaren)

NATUURKUNDE PROEFWERK

Gegeven de starre balk in figuur 1. Op het gedeelte A D werkt een verdeelde belasting waarvoor geldt: Figuur 1: Opgave 1.

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 24 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2005-I

Hoofdstuk 7 Stoffen en materialen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Verbanden en functies

OEFENOPGAVEN BIJ HET TENTAMEN ANALYSE 1 (COLLEGE NAJAAR 2006). (z + 2i) 4 = 16. y 4y + 5y = 0 y(0) = 1, y (0) = 2. { 1 + xc 1 voor x > 0.

tentamen Analyse (deel 3) wi TH 21 juni 2006, uur

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2015 theorietoets deel 1

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2007-II

Voortgangstoets NAT 5 HAVO week 6 SUCCES!!!

Tentamen Fundamentals of Deformation and Linear Elasticity (4A450)

EXAMEN VOORBEREIDEND WETENSCHAPPELIJK ONDERWIJS IN 1974

wiskunde B pilot vwo 2017-II

En wat nu als je voorwerpen hebt die niet even groot zijn?

2 1 e x. Vraag 1. Bereken exact voor welke x geldt: f (x) < 0,01. De vergelijking oplossen:

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Transcriptie:

Universiteit Twente Faculteit der Construerende Technische Wetenschappen Vakgroep Productietechniek Materiaalkundig Laboratorium Agricola Tentamen MATERIAALKUNDE I, code 11505 8 maart 007, 09.00-1.30 uur AANWIJZINGEN 1. Vergeet niet uw naam en alle voorletters te vermelden op de antwoordbladen.. Dit tentamen bestaat uit 6 opgaven. 3. Waardering : opgave 1: 6 punten : 4 punten 3: 5 punten 4: 4 punten 5: 4 punten 6: 4 punten 4. Lees elke vraag goed door. Geef een helder antwoord en schrijf netjes. Indien u vermoedt dat u een rekenfout heeft gemaakt, geef dit aan. 5. Opgaven mogen mee naar huis genomen worden. Uitwerkingen worden na afloop van het tentamen op Teletop gepubliceerd. 1 van 6

Opgave 1. Inwendige spanningen meten met röntgendiffractie Yaught Elevation, een gerenommeerde bouwer van scheepsliftconstructies, controleert van sommige kritische onderdelen na het lassen de hoogte van de restspanning. Röntgendiffractie is een niet-destructieve meettechniek om deze spanningen te bepalen. Met deze opgave wordt het principe van deze techniek aangetoond. De gebruikte opstelling is in onderstaande, vereenvoudigde tekening te zien. Voor de eenvoud gaan we uit van een plaatvorming, polykristallijn materiaal, dat wordt belast met een kracht F. De gebruikte golflengte is. Röntgenbron Detector F Polykristallijne plaat F a) Teken de eenheidscellen van de drie bekende kubische tralies. b) Teken voor elk tralie een vlak dat een röntgenpiek geeft bij de laagst mogelijke diffractiehoek. Beredeneer uw antwoord. c) Geeft de indices van het vlak getekend bij b). d) Teken voor elk tralie de ligging van de plaat indien het vlak bepaald bij b) wordt gemeten. e) Wat gebeurt er met de positie van de röntgenpiek, wanneer de draad met toenemende kracht op trek wordt belast. f) Spanningsmetingen worden vaak uitgevoerd bij relatief grote waarden van (liefst boven 150º ). Waarom zou dat zijn? Tip: differentieer de wet van Bragg. Opgave. Vermoeiing bij een as van een scheepslift Yaught Elevation onderzoekt voor de bouw van een geavanceerde scheepslift een lange, horizontale as. De ronde as heeft een lengte van 40 meter en is opgebouwd uit vele delen door middel van lassen. De as heeft een wanddikte van 10 cm. Vanwege de grote lengte van de as zakt deze onder zijn eigen gewicht uit. Dit leidt tot spanningen in het materiaal met een maximum waarde van 100 MPa. De as maakt een keer per 10 minuten een volledige omwenteling. De scheepslift werkt dag en nacht. a) Neem een punt op het buitenoppervlak van de buis. Schets het verloop van de spanning in dit punt wanneer de as één volledige omwenteling maakt. Aan de buitenzijde van de as bevindt zich een kleine scheur met lengte a = 0.1 mm. Door de voortdurende beweging van de as treedt vermoeiingsscheurgroei op. Voor deze situatie geldt: van 6

Y = 1 K Ic = 40 MPa m 1/ m = 4. c = 4 10-11 -1 (MPa) -4 m b) Bereken de maximum scheurlengte voordat het materiaal breekt. c) Hoe groot is het relevante verschil tussen de maximum en minimum spanning in dit geval? Verklaar uw antwoord. d) Hoe lang kan de as functioneren? Opgave 3. Vervorming van een eenkristal Een veiligheidssensor van een Yaught Elevation scheepsliftinstallatie bevat een krg Feeenkristal. Alvorens het materiaal toe te passen wordt het materiaal getest. De [3 1 1]- richting van het eenkristal ligt evenwijdig aan de trekrichting. Er vindt afschuiving plaats over het (1-10)-vlak. De kritische schuifspanning bedraagt 10 MPa. a) Een of meer glijrichtingen worden actief. Laat duidelijk zien welke. b) Hoe groot is de opgelegde trekbelasting? c) Op het glijvlak met de hoogste Schmidfactor loopt een randdislocatie. Hoe groot is de burgersvector? d) Bij a) zijn de glijrichtingen bepaald die actief worden voor het (1-10)-vlak. Zijn er onder de huidige omstandigheden ook {110}-vlakken in het Fe-eenkristal waarover geen afschuiving kan plaatsvinden? Zo ja, welke? Zo nee, waarom niet? Opgave 4. Materiaal toepassen Een koud-vervormde, zuiver aluminium staaf (smeltpunt = 640 ºC) wordt langdurig op trek beproefd bij 50 ºC. a) Welke processen kunnen zich afspelen in dit materiaal op deze temperatuur? b) Beschrijf elk proces: i. noem in elk geval wat er gebeurt en waarom? ii. ondersteun uw verhaal met een duidelijke schets. c) Teken een trekkromme van het koud vervormde aluminium bij kamertemperatuur voor aanvang van de proef. Teken in deze figuur tevens een trekkromme van dit materiaal na afloop van de proef wanneer het materiaal weer tot kamertemperatuur is afgekoeld. d) Wat zijn de verschillen en overeenkomsten tussen beide trekkrommes? Verklaar uw antwoord. 3 van 6

Opgave 5. Mechanisch gedrag van kunststoffen Yaught Elevation gebruikt verschillende kunststof beschermkappen om de elektromotoren te beschermen tegen weersinvloeden. Een aantal vragen: Wanneer een vloeibare kunststof wordt afgekoeld, dan ontstaat in sommige gevallen een (semi)kristallijne vaste stof en in andere gevallen een amorfe vaste stof. a) Laat in een schematische figuur het verschil zien tussen de structuur van een amorfe vaste stof en een semi-kristallijne vaste stof. Leg uit wat u tekent. b) Teken het verloop van het volume als functie van de temperatuur tijdens afkoelen uit de vloeibare toestand voor beide typen kunststoffen. Beschrijf wat er tijdens het afkoelen gebeurt. c) Waar hangt de glasovergangstemperatuur T g van af? Noem tenminste 3 punten. d) Polypropeen (PP) heeft een T g van -10 ºC. Toch kan men prima een kopje (hete) thee drinken uit een PP-beker. Hoe kan dit? Opgave 6: Materiaalselectie voor een scheepslift Yaught Elevation heeft de opdracht gekregen een scheepslift te ontwerpen. Eén van de onderdelen van de scheepslift is een lange, slanke verticale steunbalk. Yaught Elevation is een vooruitstrevend bedrijf en maakt gebruik van een prestatie-index om materialen te selecteren. Voorwaarde is dat het geselecteerde materiaal onder de gegeven omstandigheden niet plastisch vervormt en ook niet uitknikt. Knik treedt voor dit specifieke geval op wanneer de drukkracht groter is dan de kritische waarde F knik : EI F L Hierin is L de lengte van de balk, E de elasticiteitsmodulus van het materiaal en I het oppervlaktetraagheidsmoment van de balk. In dit geval is deze gelijk aan: I knik. (1) 64 4 d, () met d de diameter van de massieve, ronde balk. a) Stel een prestatie-index op waarbij het gewicht van de balk zo klein mogelijk is zonder dat de balk uitknikt. Laat zien dat de prestatie-index evenredig is met E /. b) Gebruik deze prestatie-index om onderstaande materialen in de juiste volgorde te zetten. Zet het best presterende materiaal bovenaan. 4 van 6

c) Kunnen de onder b) genoemde materialen in de praktijk toegepast worden? Leg uit waarom wel/niet. d) Wanneer de prijs van het materiaal zo klein mogelijk moet zijn zonder dat de balk uitknikt, wat wordt dan de volgorde van deze materialen? Materiaal E Rekgrens Dichtheid Prijs (GPa) (MPa) (g/cm 3 ) ( /kg) Fe 10 400 7,8 0,45 Al 70 00,7 1,5 Balsa hout,5 6 0,1 10 Polymeer schuim 5 10-3 0.1 0,0,5 Al O 3 370 60 3,7 5 5 van 6

Tentamenblad met formules en constantan (1 ) ln(1 ) w w n K K t max da U K Y a c( K) m E dn min R max ongestoord n Q / RT A B k e T ( C1 ln( t)) C U E cg b l n m r r na mb a F d n1 m1 hkl d sin( ) r r ( h k l hkl ) na Q / RT dc p ce J D x Dt N NV dx Cs C x x Cx Cm x erf ( ) erf ( ) Cs C0 Dt C1C m Dt k ET np cos( )cos( ) i 0e d 1 A0 A1 m % koudedef.100 P f 1 exp( ) ) A 0 0 n 1 M nm i i i i n M w ni wi wm E c = V v E v + V m E m 1 E c V E v v V E m m cos( ) a b a b a b 1 1 3 3 ( a a a ) ( b b b ) 1 1 3 1 3 c ab ab3 a3b c a3b1 a1b 3 a 1b ab 1 ================================================================= N = 6.0310 3 R = 8.31 J/mol k = R/N erf(-z) = -erf(z) z erf(z) z erf(z) z erf(z) z erf(z) 0 0 0.4 0.448 0.8 0.741 1.4 0.953 0.1 0.115 0.5 0.505 0.9 0.7969 1.6 0.9763 0. 0.7 0.6 0.6039 1.0 0.847.0 0.9953 0.3 0.386 0.7 0.6778 1. 0.9103.8 0.9999 6 van 6