tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

  • Thread starter nguaka90
  • Ngày mở chủ đề
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

- Bản chất kim loại nói chung có những đặc tính sau:
+Tính chất vật lý: Dẻo, chịu được lực uốn cong
+ Tính chất hóa học: Liên kết bền vững giữa các nguyên tử (bạn có thể tìm hiểu trong bảng hệ thống nguyên tử)
- Khi chồn kim loại, thường là dùng một vật có độ cứng hơn và trọng lượng cũng thế, sau tác động một ngoại lực đủ mạnh theo phương thẳng đứng (tất nhiên là không đến mức làm cho vật cần chồn bẹp giúm), do phản lực ở dưới tấm đe nên lúc này lực tác động ban đầu lại đi ngược lên nhưng do vẫn chịu lực tác động của hướng lực ban đầu nên tạo ra sự phá vỡ liên kết phân tử. Chỗ nào là nơi ngoại lực và phản lực gặp nhau thì nơi đó xảy ra hiện tượng trên, do kim loại có 2 tính chất đặc trưng như trên, thay vì vỡ vụn bởi ngoại lực, chúng sẽ bị bẹp lại như điều bạn đã thấy. ::3:
 

Nova

MES LAB Founder
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Theo mình cái này liên quan đến chuyển dịch mạng tinh thể hơn là phân tử. Vấn đề này có lẽ [MENTION=3088]worm[/MENTION], [MENTION=7417]lddung[/MENTION] và [MENTION=13591]Pathétique[/MENTION] giải thích là chuẩn :)

- Bản chất kim loại nói chung có những đặc tính sau:
+Tính chất vật lý: Dẻo, chịu được lực uốn cong
+ Tính chất hóa học: Liên kết bền vững giữa các nguyên tử (bạn có thể tìm hiểu trong bảng hệ thống nguyên tử)
- Khi chồn kim loại, thường là dùng một vật có độ cứng hơn và trọng lượng cũng thế, sau tác động một ngoại lực đủ mạnh theo phương thẳng đứng (tất nhiên là không đến mức làm cho vật cần chồn bẹp giúm), do phản lực ở dưới tấm đe nên lúc này lực tác động ban đầu lại đi ngược lên nhưng do vẫn chịu lực tác động của hướng lực ban đầu nên tạo ra sự phá vỡ liên kết phân tử. Chỗ nào là nơi ngoại lực và phản lực gặp nhau thì nơi đó xảy ra hiện tượng trên, do kim loại có 2 tính chất đặc trưng như trên, thay vì vỡ vụn bởi ngoại lực, chúng sẽ bị bẹp lại như điều bạn đã thấy. ::3:
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Em tưởng chỉ có cấu trúc liên kết dạng tinh thể như cacbon, muối ăn chứ anh Nova, hiihii. Theo em thì một vật được tạo bởi nhiều phân tử, liên nguyên tử là cấu trúc tạo ra phân tử đúng khộng anh.

Em quen cách chỉ dẫn khách hàng của em một cách nhanh nhất và nôm na để dễ hiểu, hiiihi :)
 

Pathétique

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Mình làm về cơ học vật liệu rắn nhưng chỉ tiếp cận theo phương pháp hiện tượng (phenomenological approach) nên không trả lời câu hỏi của bạn bằng cách giải thích trên thang vi mô được (đợi câu trả lời của các anh giỏi hơn vậy) :)

Đối với mình thì đơn giản là thể tích không đổi, chiều dài giảm thì chiều rộng tăng thôi. Tính chất thể tích không đổi được mô hình hóa trong cơ học môi trường liên tục như sau :


Giả sử 1 điểm có vị trí ban đầu là A_0 (kiểu biến là điểm hoặc vector), tại thời điểm t điểm này có vị trí là $x_0 = X(A_0,t)$. Xét điểm A ở lân cận A_0 với A=A_0+\Delta A, theo khai triển Taylor thì $x = x_0+F \Delta A$. Trong đó F là ma trận Jacobian của X. Ở đây F chính là gradient của biến dạng.


Bây giờ ta đặt vấn đề là việc biến đổi giữa hệ tọa độ không gian (spatial) và vật chất (material) là khả nghịch, tức là phải giải được A nếu biết x, tương đương với việc giải phương trình $x-x_0 = F(A-A_0)$ (nghiệm là A). Điều này đồng nghĩa với việc ma trận F khả nghịch. Theo đại số tuyến tính thì điều này có nghĩa là định thức của ma trận F phải khác 0. Do đó, phương trình toán mô tả giả thiết vật chất không thể tự mất (impenetrability of matter assumption) là $det(F)>0$.


Dưới đây là hình ảnh mình mô phỏng thí nghiệm nén 1 thanh thép (hình trụ, chiều dài 122 mm, đường kính 10mm, mô hình đối xứng, phần mềm Cast3m), nhiệt độ ở giữa thanh là 1250 đô C làm nóng bằng hiệu ứng Joule, 2 đầu giữ ở 30 độ C (điều kiện biên), hệ số bức xạ thay đổi theo nhiệt độ, thí nghiệm trong môi trường chân không. Hai ảnh đầu là biến dạng của thanh và ứng suất Von Mises khi nhiệt độ tăng đến cao nhất (không có tác dụng cơ học), ảnh cuối là biến dạng sau khi nén.

[ANH]8341_50B619C9[/ANH]
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Cám ơn bác Pathétique
vì câu trả lời rất khoa học giống như trong sách, qua đây em muốn hỏi bác hoặc members khác một câu hỏi như sau:
Tại sao khi dùng búa đóng đinh vào đất chiếc đinh không bị biến dạng, trong khi đóng vào đá thay vì bị phình dạng trống, lại bị cong?
Em rất muốn một câu trả lời khoa học nhé, thanks!
 

Pathétique

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Do giá của lực (đường thẳng chứa vector lực) trong quá trình đóng đinh không hoàn toàn song song với đinh, hoặc do cấu trúc đinh không hoàn hảo dẫn đến trong quá trình đóng đinh có xung nhỏ tác dụng lên thân đinh, khi đó xảy ra hiện tượng buckling, tức là đinh bị uốn.

Sức bền vật liệu, theo “phenomenological approach” như mình nói ở trên, mô hình hóa hiện tượng này như bài toán uốn. Giải phương trình sẽ ra giá trị ngưỡng P_critic của lực tác dụng để làm cong đinh tỉ lệ nghịch với bình phương chiều dài đinh.

Xét chuyển động đủ nhỏ của đinh để có thể coi là tĩnh, thì lực búa đập bằng với phản lực của đất hoặc đá. Dĩ nhiên phản lực của đá rất lớn so với đất. Nếu đất đủ mềm, và đá đủ cứng thì độ lớn của P_critic nằm ở giữa 2 giá trị của các phản lực tương ứng. Do đó 1 trường hợp đinh thẳng, 1 trường hợp đinh cong.
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Cám ơn bác về câu trả lời, em vẫn chưa thấy hài lòng, hiii, bởi nếu ta mài cái đầu nhọn của cái đinh đi thì sẽ ra câu hỏi của bác chủ topic nêu ra. Cùng là phản lực và lực tác động theo phương thẳng đứng nhưng cái đinh bị cong, còn mài đầu nhọn đi thì nó biến dạng thành hình trống - điều này không so sánh đến sức bền vật liệu và cho dù cái đinh có ngắn (đến mức dùng được) cỡ nào thì nó vẫn bị cong.
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Kim loại chồn được, hay biến dạng được nói chung là do kim loại:
+ Có cấu trúc tinh thể,
+ Có các mặt trượt và phương trượt
+ Luôn tồn tại khuyết tật, lệch (dislocations)
khi bị ngoại lực tác dụng làm cho các khuyết tật di chuyển theo các mặt trượt và phương trượt tạo ra biến dạng, tiêu chuẩn để xác định là Von mises và Tresca.
Còn tạo thành hình tang trống là do khi chồn một thanh hình trụ, biến dạng xảy ra nhưng do ma sát giữa phôi với đe và búa ngăn cản sự biến dạng ở hai đầu của phôi, phần giữa biến dạng tự do nên phình to ra thành tang trống.

Về đinh đóng vào đá bị cong còn vào đất thì xuyên qua, theo mình là do liên kết tinh thể đá, kim loại và đất khác nhau, theo thứ tự: Cộng hóa trị> Ion> Kim loại> Hydro>Van der wall thì độ bền giảm.
Liên kết của đá là 1 trong hai loại đầu còn với đất chắc là 2 loại sau nên về mặt độ bền liên kết: Đá> Kim loại>đất. Còn bị cong là do buckling giống như Pathique nói.
 

mrgiang99

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Đinh bị cong khi đóng mà không phình ra đơn giản là tại đi7nh không được giữ trên đồ gá!

Nếu làm 1 đồ gá giữ đinh thẳng góc và hướng tác dụng lực của búa trùng phương với đinh thì nó sẽ không cong...

(Hơi giống chày cối khuôn dập!!!)

Tạm bỏ qua trường hợp chất lượng đinh lởm nhé!
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

@ MrGiang99: (Em dùng keo nến định vị chiếc định vuông góc với mặt đe, hướng lực dọc theo chiếc đinh), hiii, kết quả cái đinh vẫn bị cong bác ạ.
Mô phỏng thí nghiệm cùng câu trả lời của 2 bác (Pathétique, progiangbk) em thấy vấn đề được giải quyết rồi.
 

Pathétique

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Nếu độ cứng của đá rất lớn, coi như là vật rắn không biến dạng, bạn có chắc đinh mài nhọn sẽ không bị cong không?

Bạn có thể mô tả phần mô phỏng (nhất là các giả thiết bạn sử dụng) và kết quả (tiêu biểu cho buckling là các kết quả về multiplier coefficient, Fourier mode, kiểu phương vị) không? Mình cũng có viết 1 phần code trong procedure tính buckling, phần vòng lặp tính Fourier mode, nên tò mò phương pháp của bạn.
 

mrgiang99

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

@ MrGiang99: (Em dùng keo nến định vị chiếc định vuông góc với mặt đe, hướng lực dọc theo chiếc đinh), hiii, kết quả cái đinh vẫn bị cong bác ạ.
Mô phỏng thí nghiệm cùng câu trả lời của 2 bác (Pathétique, progiangbk) em thấy vấn đề được giải quyết rồi.
He he, bạn phải đặt đinh trên 1 quả cầu và nện búa lên đinh cũng qua 1 quả cầu!

Nếu làm thế khó quá thì làm luôn đinh là hình cầu!

Dễ thấy hơn là trường hợp vật liệu mềm như đinh tán chẳng hạn, một đầu được bo tròn biên dạng hình cầu đặt tiếp xúc đe, đầu còn lại nện búa vào.

Nếu thợ tán tay nghề cao thì thấy đầu tán tòe ra sau từng phát (tức là phình) chứ tay nghề non mà phang ầm ầm thì sẽ thấy đinh tán bị cong ngay!
 
Last edited:
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

He he, bạn phải đặt bi trên 1 quả cầu và nện búa lên đinh cũng qua 1 quả cầu!


Nếu làm thế khó quá thì làm luôn đinh là hình cầu!...
Nếu thợ tán tay nghề cao thì thấy đầu tán tòe ra sau từng phát (tức là phình) chứ tay nghề non mà phang ầm ầm thì sẽ thấy đinh tán bị cong ngay!​
[LEFT]
[/LEFT]
Nếu độ cứng của đá rất lớn, coi như là vật rắn không biến dạng, bạn có chắc đinh mài nhọn sẽ không bị cong không?
Với 2 ý kiến thế này em biết làm thế nào, quan điểm của em bây giờ lại như lúc mới đặt câu hỏi rồi. Vẫn là ngoại lực tác động vào cái đinh nhọn thì bị cong, còn cái đinh không nhọn thì phình dạng trống. Nhân tiện thấy các bác nhiệt tình trả lời vui vẻ em cũng muốn hỏi bác MrGiang99 và các bác Members khác một câu: Tại sao người ta không dùng kim loại dạng ống để làm đinh tán mà chỉ dùng vào việc khác như (cọc bê tông)?
 

Pathétique

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Bạn mô phỏng rồi thì đưa kết quả cho mọi người xem được không?

Nếu bạn mô phỏng thí nghiệm nén bình thường, thì đảm bảo đinh nhọn hay đinh bằng đều ra tiết diện mặt cắt tăng, tức là phình ra như anh mrgiang99 mô tả.

Nếu bạn ra kết quả khác thì bạn đưa hệ phương trình vi phân và giả thiết tính toán bạn sử dụng, mình sẽ phân tích cho bạn.
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Bạn mô phỏng rồi thì đưa kết quả cho mọi người xem được không?

Nếu bạn mô phỏng thí nghiệm nén bình thường, thì đảm bảo đinh nhọn hay đinh bằng đều ra tiết diện mặt cắt tăng, tức là phình ra như anh mrgiang99 mô tả.
Em đang đặt câu hỏi mà bác. Trong trường hợp đặc biệt hơn, (phòng thí nghiệm, môi trường chân không), bác có thể cho em biết câu trả lời chính xác được không ạ.
 

mrgiang99

Active Member
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Tại sao người ta không dùng kim loại dạng ống để làm đinh tán mà chỉ dùng vào việc khác như (cọc bê tông)?

Bạn phải xem xem mục đích đinh tán là gì và mục đích cọc bê tông là gì, xét phương lực tác dụng lên chúng thì sẽ nghiệm ra thôi!
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

Tại sao người ta không dùng kim loại dạng ống để làm đinh tán mà chỉ dùng vào việc khác như (cọc bê tông)?
Ống đinh rút có gọi là kim loại dạng ống và cũng có thể coi là một dạng đinh tán được không bác?
 

worm

Well-Known Member
Moderator
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

@ MrGiang99: (Em dùng keo nến định vị chiếc định vuông góc với mặt đe, hướng lực dọc theo chiếc đinh), hiii, kết quả cái đinh vẫn bị cong bác ạ.
Mô phỏng thí nghiệm cùng câu trả lời của 2 bác (Pathétique, progiangbk) em thấy vấn đề được giải quyết rồi.
Cám ơn bác về câu trả lời, em vẫn chưa thấy hài lòng, hiii, bởi nếu ta mài cái đầu nhọn của cái đinh đi thì sẽ ra câu hỏi của bác chủ topic nêu ra. Cùng là phản lực và lực tác động theo phương thẳng đứng nhưng cái đinh bị cong, còn mài đầu nhọn đi thì nó biến dạng thành hình trống - điều này không so sánh đến sức bền vật liệu và cho dù cái đinh có ngắn (đến mức dùng được) cỡ nào thì nó vẫn bị cong.
Với 2 ý kiến thế này em biết làm thế nào, quan điểm của em bây giờ lại như lúc mới đặt câu hỏi rồi. Vẫn là ngoại lực tác động vào cái đinh nhọn thì bị cong, còn cái đinh không nhọn thì phình dạng trống. Nhân tiện thấy các bác nhiệt tình trả lời vui vẻ em cũng muốn hỏi bác MrGiang99 và các bác Members khác một câu: Tại sao người ta không dùng kim loại dạng ống để làm đinh tán mà chỉ dùng vào việc khác như (cọc bê tông)?
Ống đinh rút có gọi là kim loại dạng ống và cũng có thể coi là một dạng đinh tán được không bác?
Mọi người trả lời cao siêu quá nên đồng chí [MENTION=41521]ScepterSnow[/MENTION] cứ tranh thủ vặn vẹo hoài, còn đây là ý kiến của tớ nhé:
* nếu xét trường hợp đinh nhọn và đinh tù đầu, giải thích như [MENTION=10634]pat[/MENTION]hetic đã đúng, nhưng lại sơ sót không tính đến tiết diện tác dụng của đinh lên vật liệu nền: đinh tù hoặc tròn đầu thì tiết diện lớn hơn và không đảm bảo cho hướng lực tác dụng vuông góc với bề mặt nền --> áp lực tác dụng nhỏ hơn và có thể bị trượt hoặc cong (so với đinh nhọn).
* việc chồn đầu thành hình tang trống: điều này liên quan đến cấu trúc mạng tinh thể kim loại (thường là dạng lập phương hoặc chính phương), nếu gọi nôm na như trong thực tế là các thớ kim loại. Khi tác dụng lực, nếu lực đó gây ra biến dạng lớn hơn biến dạng dẻo của vật liệu (tính theo cả tiết diện và thời gian) thì vật liệu bị vỡ, còn nếu không thì sẽ cong, phình, bẹp ... (nếu có khuôn bên ngoài thì sẽ biến dạng theo hình thù của khuôn).
* về đinh tán dạng ống thì đầy rẫy, nhất là trong các sản phẩm đồ chơi, đồ gia dụng, dụng cụ cỡ nhỏ của TQ. VD như trong hình này:
 
Ðề: tại sao có thể chồn kim loại phình thành hình trống được?

-

--Mục * đầu của bác worm có lẽ gần gũi với thực tế đây...đơn giản nếu chúng ta dùng 1 cây kim khâu vá đâm qua 1 tấm vải jean bằng 2 đầu của nó thì sẽ có 2 kết quả khác nhau.















-
 
Top