[natuurkunde] veerconstante rubber

peter77

Ik dien een blok rubber van 40 mm hoog en L=200 mm x B= 200 mm te gebruiken als veer. Het gehele rubberoppervlak wordt met een stalen massieve blok bedekt.

Hoe bereken ik de veerconstante van de rubberblok?

De elasticiteitsmodulus zou tussen 0,01 en 1 GPa zitten

Peter

Jan van de Velde

mogelijk overbodig, maar even gekopieerd van natuurkunde.nl:

Voor de uitrekking van een veer geldt: Fv = C * u, waarin Fv de veerkracht (in N), C de veerconstante (in N/cm) en u de uitrekking (in cm) voorstelt. De veerconstante is een getal dat aangeeft hoe slap of stug een veer is; een veerconstante van bijvoorbeeld 10 N/cm wil zeggen dat op de veer een kracht van 10 N uitgeoefend moet worden om hem 1 cm uit te rekken (u is dan 1 cm).

Er is rubber en er is rubber, dus als je met een elasticiteitsmodulus al met plus of min een factor honderd komt aandragen, zou ik zeggen testen die handel op de relatie kracht<->indrukking en aan de hand van bovenstaande formule je veerconstante bepalen.

Wimpie44

Je kan die constante vrij eenvoudig bepalen voor het materiaal wat je gebruikt.

De relatie tussen de trek/druk kracht en de afstand dat het materiaal uitrekt/indrukt is een maat voor de veerconstante. Fx = k.x of k = Fx/x.

Dus even de kracht veranderen en de verplaatsing x vastleggen, en dit op een aantal punten. Je weet dan meteen het werkingsgebied van het rubber dat je

gebruikt....

peter77

Ik kan de verplaatsing niet proefondervindelijk meten, vermits ik met gewichten zit tot 150t en het mij te veel kost om dit te testen.

Ik dien in de eerste plaats ervoor te zorgen dat ik in het elastisch gebied van de rubber blijf werken (anders is de wet van Hooke niet meer geldig) en moet een theoretische benadering hebben. In dit geval is een tiende van een mm belangrijk!

Ik heb de rubber nog niet aangekocht, maar wil nu weten welke soort rubber ik moet aankopen en met welke Elasticiteitsmodulus.

Nota: Ik moet een puntlast van 150t op een spoor kwijtgeraken en één rail kan slechts 8t/m verdragen.

Ik gebruik dus een stalen ligger die om de meter ondervuld is met een rubber blok die op de rail draagt.

Ik heb dus 2 balken nodig van 10 meter die ongeveer evenredig moeten spreiden.

Peter

Jan van de Velde

Ik heb de parate kennis niet in huis, en zou er eens goed voor op zoek moeten. Maar in de tussentijd meen ik één probleem te zien:

Er is rubber en er is rubber, dus als je met een elasticiteitsmodulus met plus of min een factor honderd komt aandragen

Jan van de Velde

http://www.answers.com/topic/young-s-modulus

For many materials, Young's modulus is a constant over a range of strains. Such materials are called linear, and are said to obey Hooke's law. Examples of linear materials include steel, carbon fiber, and glass. Rubber is a non-linear material.

Verder vraag ik mij af of ik de Young's modulus voor uitrekken ook mag gebruiken voor samendrukken

Jan van de Velde

Nota: Ik moet een puntlast van 150t op een spoor kwijtgeraken en één rail kan slechts 8t/m verdragen.

Ik gebruik dus een stalen ligger die om de meter ondervuld is met een rubber blok die op de rail draagt.

Ik heb dus 2 balken nodig van 10 meter die ongeveer evenredig moeten spreiden.

op het gevaar af onzin te gaan verkondigen:

Rail draagt max. 8 ton/m, twee rails max. 16 ton/m. Puntlast van 150 ton spreiden ==> verspreiden over 10 m dubbel rail. Dat klinkt logisch. Maar volgens mij is het dat niet. Als je een ligger over die tien meter legt, dan is die ligger toch nooit zo stijf dat die ligger niet doorveert en daardoor midden onder de puntlast een hogere druk op de rails veroorzaakt dan op de uiteinden van de ligger? Rubberblokjes of geen rubberblokjes maakt daarin toch niks uit?

En dan is je veiligheidsmarge toch wel (veel?) te klein?

Volgens mij zou een plaatje handig zijn......

Jan van de Velde

http://www.answers.com/topic/young-s-modulus

Calculation

The modulus of elasticity, λ, can be calculated by dividing the stress by the strain, i.e.

$Afbeelding$

where (in SI units)

λ is the modulus of elasticity, measured in pascals

F is the force, measured in newtons

A is the cross-sectional area through which the force is applied, measured in square metres

x is the extension, measured in metres

l is the natural length, measured in metres

en aangezien je veerconstante de kracht is gedeeld door de uitrekking (of in jouw geval indrukking) is het een kwestie van de formule voor λ te herschrijven tot

$ c_v= \frac{F}{x}= \lambda \cdot \frac{A}{l}$

maar ik ben het nog steeds niet eens met je

ongeveer evenredig spreiden

EDIT>>>>>>>>>> dit zou je natuurlijk kunnen oplossen door de hoogte van je blokjes te variëren: dunner onder de puntlast, en dikker verder naar buiten onder de ligger. Kom je alleen mogelijk wéér in de problemen als je puntlast meer of minder dan 150 ton wordt.

peter77

Ik kan uw redenering volgen. Die balk is inderdaad niet oneindig stijf, dus die gaat de neiging hebben om onder de puntlast het meeste gewicht op de rail over te brengen... Heb ik berekend met eindige elementen analyse.

De methode om de balk te ondervullen met plaatjes wou ik eerst toepassen... (doorbuiging balk berekenen en dan de nodige mm's opvullen) maar in de praktijk is deze methode niet haalbaar omdat het hier gaat over tiendes van mm's zodat bij de kleinste afwijking, je enorme krachten in de rails krijgt...

Daarom kies ik voor rubber blokken, weliswaar niet-lineair zoals je zegt, maar ze vertonen wel een benaderend lineair karakter bij kleine indrukkingen en voldoende hoogte...

In mijn geval (balk HEM600) is het een kwestie van enkele tienden van mm's indrukking die ervoor zorgen dat de last beter gespreid wordt... (niet perfect weliswaar, net onder de puntlast heb ik ongeveer 30% meer krachtinleiding dan het uiteinde van de balk, maar dit is toch alleszins beter, dan niks leggen en alle last slechts over 1 meter gespreid zien.

Ik hou weliswaar geen rekening met doorbuiging en stijfheid van rails, dwarsliggers en ballastbed, vermits dit "onbekenden" zijn en niet mag meegerekend worden in sporrwegcalculaties.

In mijn laatste model heb ik een veerconstante ingegeven van 50 kN / mm

Wat ik dus zoek: een kunstof of rubber blok, dat een ongeveer lineair patroon heeft over 2 à 3 mm en dat ik als veer zou kunnen gebruiken over een niet al te groot oppervlak (max 200 x 200 mm)

Jan van de Velde

net onder de puntlast heb ik ongeveer 30% meer krachtinleiding dan het uiteinde van de balk,

Dat begrijp ik als 15 % meer dan gemiddeld direct onder de puntlast, terwijl je, als alles door die ligger netjes gespreid zou worden maar (160-150)/150 = 7% over hebt....

Als die 8 ton/m een absolute grens heb je dus een probleem......

Vraag 2: en hier heb ik mogelijk een black-out (niet uitgesloten) maar je ligger heeft een bepaalde "veerconstante" waardoor die last verdeeld wordt. Wil je die last verspreiden over je rail, dan zul je toch moeten zorgen dat overal onder je ligger de kracht even groot is? M.a.w. dat overal onder je ligger je veren even ver worden ingedrukt? Die veren zelf zorgen volgens mij niet voor een betere verspreiding van het gewicht. Die geven in een statische situatie toch gewoon de kracht door?? Dan kun je die veren er toch net zo goed helemaal van tussen laten, of wat zie ik nu niet goed????

*gast_Anna_*

Ik heb de parate kennis niet in huis, en zou er eens goed voor op zoek moeten. Maar in de tussentijd meen ik één probleem te zien:

Phys

Verder vraag ik mij af of ik de Young's modulus voor uitrekken ook mag gebruiken voor samendrukken

Ja, dit mag. Ik citeer uit een proef-beschrijving die ik dit jaar heb gedaan:

Indrukbaarheid is de eigenschap die aangeeft hoe hard of zacht een materiaal is. De grootheid die dit beschrijft is de elasticiteitsmodulus. Een materiaal met een hoge elasticiteitsmodulus is moeilijk indrukbaar, en andersom. (...)

De indrukbaarheid is dan de inverse van de elasticiteitsmodulus.

Jan van de Velde

Blij dat gast Anna om wat voor mysterieuze reden dan ook deze oude koe uit de sloot haalde. Heb ik toch weer wat geleerd.

Phys

haha, ik weet niet of dat sarcastisch bedoeld is, maar ik zag niet dat het een oud topic is

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] veerconstante rubber

[natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber

Re: [natuurkunde] veerconstante rubber