Transcript Krehký a tvárny lom - Katedra materiálového inžinierstva

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE
STROJNÍCKA FAKULTA
KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽINIERSTVA
Křehký a tvárný lom,
lineární a elastoplastická lomová mechanika.
Bc. Bílek Pavel ([email protected])
Bc. Farkašová Mária ([email protected])
Teoretický úvod [1]




mezní stav
trhlina, lom
vliv faktorů na porušení – vnitřní a vnější
mechanismy porušení – štěpný a smykový
Obr. 1 Křehké porušení.
Obr. 2 Tvárné porušení. [2]
Křehký lom [1]





menší spotřeba energie
bez plastické deformace
při menším napětí než je mez kluzu
velká rychlost šíření
kolmý na normálové napětí
Obr. 3 Model křehkého štěpení. [3]
Obr. 4 Křehký lom. [4]
Faktory ovlivňující vznik křehkého lomu [1]





koncentrace napětí
velká tloušťka
dynamické a rázové namáhání
nízké teploty
přítomnost vrubu a vad
Obr. 5 Makro křehkého porušení. [6]
Tvárný (houževnatý) lom [1]




skluzové mechanizmy
větší spotřeba energie
výrazná plastická deformace
jamkovitý charakter
Obr. 6 Model tvárného porušení. [7]
Obr. 7 Tvárný lom. [5]
Přechodová (tranzitní) křivka [8]


-
-
zkouška rázem v ohybu podle Charpyho (ČSN EN 10 0045-1)
způsoby určení Tp
inflexní bod
střední hodnota
dohodnutá hodnota
vizuálně
Obr. 8 Zkouška rázem v ohybu.
Obr. 9 Přechodová křivka. [10,11]
Vlivy na přechodovou teplotu [4]





rychlost deformace
velikost zrna
způsob zatěžování
tepelné zpracovaní
chemické složení
Obr.
Obr.10
11Přechodová
Přechodovákřivka
křivka––vliv
vlivTZ.
uhlíku.
[8] [8]
Hodnocení tranzitního chování [8]
Zkouška padajícím závažím – DWT.
DWT - Drop weight test.
TNDT – Teplota nulové houževnatosti.
(Null Ductility Temperature)
Obr. 12 Schéma zkoušky.
Hodnocení tranzitního chování [8]
Zkouška teploty zastavení trhliny TTZT – Robertson.
Obr. 13 Schéma zkoušky.
Lineární lomová mechanika [8]
uplatnění Hookova zákona až do lomu
Griffith:
2 2E E
 ( s s  pl )


 kritkrit
  a a
Orowan:

Součinitel intenzity napětí K [MPa.m1/2]
Irwin:
c

 krit.c f .ckrit
K IC 

 w
Lomová houževnatost KIC
Obr. 15 Vliv tloušťky tělesa na
lomovou houževnatost.
I
II
III
KI
KII
KIII
Obr. 14 Označení součinitele intenzity napětí pro různé způsoby namáhání. [9]
Elastoplastická lomová mechanika [4]



-
uplatňuje se pro houževnaté materiály
vznik plastické zóny
nové koncepce:
kritické otevření trhliny
J integrál
Obr. 16 Schéma plastické zóny. [8]
Kritické otevření trhliny - δc [11]
•CTOD - Crack Tip Opening Displacement
•Wells
•kritické napětí
 kr 
E  Re  c
 c
Obr. 17 Schéma určení δc. [8]
Obr. 18 Křivka pro určení CTOD .
Křivkový J integrál [11]
• energetická bilance na čele trhliny
• Iniciace lomu – kritická hodnota JIC
• J. Rice
dU
JI  
da
Obr. 19 Způsob zatěžování při měření JI.
Použitá literatura
[1] Macek, K. a kol.: Nauka o materiálu, vydavateství ČVUT,Praha, 2004.
[2] http://www.cws-anb.cz/t.py?t=2&i=250 [13-10-10]
[3] Pluhař, J. a kol.: Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu, Praha, 1987.
[4] http://student.chytrak.cz/unava/11 krehky_lom.pdf [13-10-10]
[5] http://www.open2.net/forensicengineering/modern_methods.html [13-10-10]
[6] http://student.chytrak.cz/unava/11 krehky_lom.pdf [13-10-10]
[7 ]http://www.ltmetal.net/teoria/vznik-lomu/ [13-10-10]
[8] Skočovský, P. a kol.: Náuka o materiáli pre odbory strojnické, Žilina, 2006. [13-10-10]
[9] http://www.matnet.sav.sk/index.php?ID=530 [13-10-10]
[10] http://www.ipm.cz/group/fracture/vyuka/doc/P09.ppt. [13-10-10]
[11]Janovec, J., Macek, K., Zuna, P.: Fyzikální metalurgie, vydavatelství ČVUT, Praha,
2008.
Děkuji za pozornost.