Group Assignment - Topic 2- Thermal Stresses and Composite Bar

Group Assignment (Set 1)

Question 1

1.     Sebatang bar komposit panjangnya 90 cm terdiri daripada rod keluli sepanjang 30 cm dan bergarispusat 30 mm yang disambung tegar pada sebatang rod kuprum sepanjang 60 cm. Tarikan paksi sebanyak 50 kN menyebabkan pemanjangan kuprum 2 kali ganda pemanjangan yang berlaku pada keluli. Kirakan :

(i)                 garispusat kuprum

(ii)               tegasan dalam keluli

(iii)             tegasan dalam kuprum

( 41 mm , 70.74 MPa , 37.87 MPa )

Question 2

2.     Sebatang bar komposit 3 m panjang dibuat daripada 2 bahagian yang berlainan. Bahagian pertama ialah keluli 2 m panjang yang mempunyai keratan rentas berbentuk segiempat tepat. Bahagian kedua ialah rod kuprum 1 m panjang yang bergarispusat 10 mm. Jika tegasan yang dibenarkan dalam keluli ialah 140 MN/m² dan dalam kuprum ialah 56 MN/m², dan modulus young untuk keluli = 200 GPa dan untuk kuprum = 112 GPa. kirakan :

(i)                 beban tegangan maksima yang boleh dikenakan kepada bar

(ii)               luas keratan rentas keluli

(iii)             pemanjangan bar apabila beban maksima dikenakan

( 4.4 kN , 31 mm² , 1.94 mm )

Question 3

3.     Tentukan tegasan dalam bar 1 dan 2 (rajah 2.1) apabila dikenakan daya tegangan  20 kN. Bar 1 mempunyai keratan rentas bulat berdiameter 20 mm manakala keratan rentas bar 2 ialah 30 mm segiempat sama. Kirakan juga pemanjangan yang berlaku. E = 210 GPa.

( 63.66 MPa , 22.22 MPa , 102 mm )

Group Assignment (Set 2)

Question 1

Satu rod keluli diletakkan di antara rod aluminium dan gangsa dan dikenakan beban seperti dalam rajah 2.2. Carikan nilai beban maksimum P jika tegasan tidak melebihi 80 MPa dalam aluminium, 150 MPa dalam keluli dan 100 MPa dalam gangsa.

( 15 kN )

Question 2

Satu bar bulat dikenakan daya mampatan sebanyak 150 kN seperti dalam rajah 2.3. Bahagian A dan C adalah sama panjang dan mempunyai garispusat 50 mm. Cari garispusat dan panjang bahagian B jika tegasan pada bahagian ini tidak melebihi 215 MPa dan pemanjangan jumlah bagi bar ABC ialah 0.2 mm. E = 200 GPa.

( 29.8 mm, 150.7 mm )

Question 3

Satu rod tembaga berukuran panjang 1 m, bergarispusat 20 mm diletakkan di antara dua dinding yang tegar. Kirakan tegasan mampatan yang berlaku selepas pertambahan suhu 30⁰ C. Kirakan juga daya yang bertindak pada dinding. E_tembaga = 107 GPa , pekali pengembangan lelurus = 17 x 10^-6  /⁰ C

( 54.57 MN/m² , 17.14 kN )

Group Assignment (Set 3)

Question 1

Dua bar bulat padu (yang berdiameter 25 mm setiap satu) di pasang antara dua dinding tegar seperti rajah 2.4. Tentukan tegasan yang berlaku dalam setiap bar jika suhu diturunkan sebanyak 50⁰ C. E_keluli = 200 GPa , a_keluli = 12 x 10^-6  /⁰C , E_kuprum = 112 GPa , a_kuprum = 17 x 10^-6  /⁰C.

( 104.10 MN/m² , 104.10 MN/m² )

Question 2

Sebatang rod keluli seperti rajah 2.5 dikenakan daya tegangan 18 kN. Kirakan perubahan suhu yang diperlukan untuk mengurangkan daya tegangan ke 10 kN. E_keluli = 200 GPa , a_keluli = 12 x 10^-6  /⁰C.

( 2.97⁰ C )

Question 3

Sebatang bar majmuk terdiri daripada sekeping keluli yang diletakkan di antara dua keping aluminium. Luas keratan setiap kepingan ialah 450 mm². Satu rivet bergarispusat 20 mm dipasang disetiap hujung bar seperti rajah 2.6. kirakan tegasan ricih dalam rivet sekiranya suhu dinaikkan sebanyak 50⁰ C. E_keluli = 200 GPa , a_keluli = 12 x 10^-6  /⁰C , E_aluminium = 73 GPa , a_aluminium = 23 x 10^-6  /⁰C.

( 33.26 MN/m² )