← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Expert · Werkboek · 28. Materiaalkunde
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
E28. Materiaalkunde — werkboek
EExpert · deel E5 · Chemie en materialen

Werkboek · hoofdstuk 28Materiaalkunde

Van roosterfout en ketenbeweging naar een getoetste materiaalkeuze

Je begint bij atoom- en ketenstructuur, rekent gerichte eigenschappen en selecteert daarna een onderdeel binnen mechanische en omgevingsgrenzen.

4× oefenen4× toepassen4× uitdagen± 470 min0/12 gedaan
MMaterie en chemieKKrachten, beweging en constructiesDOntwerpen en maken
Een materiaalkeuze geldt voor een grade, proces, verbinding en gebruiksomgeving samen.
Een materiaalkeuze geldt voor een grade, proces, verbinding en gebruiksomgeving samen.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
28.1

Atomen per cel

Oefenen6Rekenen25 min
BCC en FCC delen hoekatomen met naburige cellen.
  1. a
    Bereken N voor beide en leg uit waarom een vlakatoom half meetelt.
28.2

Kristaldichtheid

Oefenen6Rekenen25 min
FCC, a=0,400 nm, molmassa 27,0 g/mol; NA=6,02214076·10²³.
  1. a
    Bereken ρ en de invloed van 1 % grotere a bij gelijke massa.
28.3

Roosterfout herkennen

Oefenen6Begrijpen25 min
Vacature, substitutie, interstitieel en dislocatie.
  1. a
    Beschrijf hun schaal en geef één mogelijke functionele invloed.
28.4

Glasovergang versus smelten

Oefenen6Begrijpen25 min
Een semi-kristallijn polymeer toont bij opwarmen twee verschillende veranderingen.
  1. a
    Verklaar Tg en Tm en waarom één waarde geen koude-impactrating geeft.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
28.5

Hall–Petch toepassen

Toepassen7Rekenen25 min
σ0=100 MPa,k=0,50 MPa√m; d=100/25 µm.
  1. a
    Bereken beide vloeigrenzen en de relatieve winst.
28.6

Composietrichting

Toepassen7Rekenen25 min
Vf=0,50,Ef=100 GPa,Em=2 GPa; ideale mengregels.
  1. a
    Bereken langs- en dwarsmodellen; wat betekent dit voor een boutverbinding?
28.7

Dotering en eenheden

Toepassen7Rekenen25 min
ND=10¹⁶ cm⁻³, volledig geïoniseerd; μ=0,10 m²/(V·s), gaten verwaarloosd.
  1. a
    Zet ND om naar m⁻³ en bereken σ en soortelijke weerstand.
28.8

Uitzetting in een frame

Toepassen7Rekenen25 min
1,20 m aluminium/staal, α23/12 µm/(m·K), ΔT 40 K.
  1. a
    Bereken relatieve uitzetting en ontwerp een kinematisch passend verbindingprincipe.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
28.9

Index uit de geometrie afleiden

Uitdagen9Analyseren55 min
Cantilever met vaste L/b, vrije h; δmax en σtoelaat beperken hoogte.
  1. a
    Leid minimum-massa-indexen af voor stijfheid en sterkte en verklaar waarom ze verschillen.
Zo wordt dit beoordeeld
StructuurEigenschap gekoppeld aan rooster, keten, fase, vezelrichting of gebrek.
SelectieFunctie, beperkingen, doel en vrije variabelen eerst; index afgeleid.
ValidatieRichting, temperatuur, UV/zout/vocht, verbinding en veroudering getoetst; lesdata geen certificaat.
28.10

Dataset met omgevingscorrectie

Uitdagen9Programmeren70 min
Gebruik selectie.py; de langs-houtwaarde van E blijkt bij natte toestand de helft.
  1. a
    Reproduceer rangorde, halve-E-test en controles; voeg daarna een h≤50 mm-constraint toe.
Zo wordt dit beoordeeld
StructuurEigenschap gekoppeld aan rooster, keten, fase, vezelrichting of gebrek.
SelectieFunctie, beperkingen, doel en vrije variabelen eerst; index afgeleid.
ValidatieRichting, temperatuur, UV/zout/vocht, verbinding en veroudering getoetst; lesdata geen certificaat.
28.11

Habitat: kou, zout en UV

Uitdagen9Habitat90 min
Een buitenbeugel moet herhaalde windlast, zoutvocht en zonlicht doorstaan; geen grade is gekozen.
  1. a
    Maak eisen, screeningslijst en validatieplan voor drie kandidaatfamilies.
Zo wordt dit beoordeeld
StructuurEigenschap gekoppeld aan rooster, keten, fase, vezelrichting of gebrek.
SelectieFunctie, beperkingen, doel en vrije variabelen eerst; index afgeleid.
ValidatieRichting, temperatuur, UV/zout/vocht, verbinding en veroudering getoetst; lesdata geen certificaat.
28.12

Een hardheidstest is geen breukbewijs

Uitdagen9Onderzoeken55 min
Na warmtebehandeling stijgt hardheid, maar een geperforeerde beugel scheurt bij koude impact.
  1. a
    Geef structuur-/proceshypothesen en passende vervolgmetingen.
Zo wordt dit beoordeeld
StructuurEigenschap gekoppeld aan rooster, keten, fase, vezelrichting of gebrek.
SelectieFunctie, beperkingen, doel en vrije variabelen eerst; index afgeleid.
ValidatieRichting, temperatuur, UV/zout/vocht, verbinding en veroudering getoetst; lesdata geen certificaat.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet