TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL"

Barbro Nilsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Materialteknik, Jens Bergström TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL Tid: Måndagen 25 januari, 2016 Tentamen omfattar genomgånget kursmaterial. Hjälpmedel: Kalkylator Poängsättning: 0-20 Underkänt Betyg Betyg Betyg 5 Totalt antal poäng = 50 Alla svar och beräkningar skall vara fullständiga. Svar och diskussioner kan för den skull vara kortfattade. Eventuella ansatser motiveras. Hänvisa till ekvationer, figurer och tabeller i använd informationskälla där så är nödvändigt. Kursansvarig lärare, Jens Bergström, kan nås per telefon Skriv nummer om frågebladet inlämnas med tentasvar Nummer 1

2 UPPGIFT 1) MATERIALVAL GRUNDER a) Beskriv materialvalsprocessen och redogör för de olika steg som ingår. b) Förklara skillnaden mellan restriktion och målsättning och hur de används i materialvalsprocessen. c) Ett materialval ska göras till åror för tävlingsrodd. Styvheten i årorna är viktiga för en tävlingsroddare, det finns åror med olika styvhet för att passa olika personer. Vilka andra egenskaper kan vara viktiga? Ställ upp och formulera materialvalsproblemet! 4p 2

3 UPPGIFT 2) HÄRLED MERITVÄRDEN TILL EN PLATTA Du ska välja material till en platta som ska klara en viss böjbelastning utan att deformeras plastiskt och vara så billig som möjligt. Plattans längd och bredd är bestämd, men tjockleken kan variera. Plattan har ett rektangulärt, solitt tvärsnitt. a) Ställ upp en problemformulering för materialvalet och härled analytiskt ett meritvärde. 5p F t w L b) Visa hur en grafisk lösning av materialvalet skulle gå till i princip. Vad ska du ha på axlarna i ditt egenskapsdiagram? Hur ska du lägga in en linje, vilken lutning ska den ha m.m. 5p 3

4 UPPGIFT 3) FLERA RESTRIKTIONER Ett vanligt konstruktionselement är en stötta, dvs en balk som endast tar upp tryckkrafter. Materialvalet beror på balkens förhållande mellan dess längd L och dess diameter D (tjocklek t). Det är för att korta tjocka stöttor havererar genom brott (eller plastisk deformation), medan långa slanka stöttor havererar genom knäckning. Antag att materialval till en stötta ska göras, där målsättningen är att minimera dess kostnad, m i. Målfunktionerna för problemet kan skrivas (med användning av de två restriktionerna givna ovan), c m F 2 cm m1 F L ; m2 2 L 1/ 2 s E s = sträckgräns, = densiteten, c m = materialkostnad, E= elasticitetsmodulen, F=tryckkraft Observera att målfunktionen (kostnad) ska minimeras. Den bifogade figuren visar ett egenskapsdiagram med de två materialvalsindexen M 1 och M 2,. Bestäm kopplingskonstanterna för att välja material till dels en stötta A) med F=100kN och L=0.1m, samt för en annan stötta B) med F=1kN och L= 0.3m. I diagrammet är kopplingslinjerna redan inritade. Ange, med motivering, vilken linje som hör till respektive stötta A och B. Gör ett materialval, för A eller B, med motivering, utgående från detta. 8p Price, SEK/kg, Density, kg/m 3, Compressive strength, MPa, Young s modulus, GPa 4

5 Pris, SEK Tentamen MTGC12/MTGC10 UPPGIFT 4) FLERA MÅL OCH MILJÖ I kursen tog en grupp fram en liten databas för bilar, bl.a. med pris och CO2-utsläpp för olika bilmodeller. a) Antag att målsättningar för en presumtiv köpare är att minimera inköpspris och minimera CO2-utsläpp från bilen. Kombineras dessa två målsättningar kan man plotta figuren nedan. Där är en trade-off kurva inritad. Vad uttrycker en trade-off kurva, och hur kan den användas i valet av bilköp? Hur kan en trade-off kurva användas i ett materialval? ,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0 CO2 utsläpp, g/km b) Formulera en värdefunktion Z för val av bilköpet, baserat på de två målsättningarna. Antag att en utbytesfaktor är given, = SEK/(CO2 g/km). Rita in linjen Z=konst samt ditt val av bil i diagrammet, vilken lösning väljer du? c) Förklara hur materialvalet till bilen påverkas av någon av ovanstående faktor. Gör detta med utgångspunkt från strategin för miljövänligt materialval som vi behandlat i kursen 6p 5

6 UPPGIFT 5) VAL AV TILLVERKNINGSMETOD Då problemställningen för val av tillverkningsmetod formuleras anger man funktion, restriktioner, målsättning och fria variabler. a) Vad menas med funktion i detta sammanhang? Ge exempel. b) Vilken typ av information behöver du för att kunna sätta upp restriktioner? Ge exempel! c) Den vanligaste målsättningen vid val av tillverkningsmetod är att minimera kostnaden. För att rangordna tillverkningsmetoder efter kostnad kan man använda en kostnadsmodell. Vilka är de fyra huvudtermerna som ingår i den kostnadsmodell som vi behandlat i kursen? 4p 6

7 BILAGA 1. GEOMETRIER O MOMENT 7

8 BILAGA 2. LASTFALL FÖRSKJUTNINGAR/STYVHET Tentamen MTGC12/MTGC10 8

9 BILAGA 3. LASTFALL HÅLLFASTHET 9

Relevanta dokument

TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

Materialteknik, Jens Bergström 2014-08-13 TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL Tid: Torsdagen 21 augusti, 2014 Tentamen omfattar genomgånget kursmaterial. Hjälpmedel: Kalkylator Poängsättning: