Transcript Sprickors inverkan på hållfastheten 24

24
•
•
•
•
•
Sprickors inverkan på hållfastheten
Libertyfartygen
Yta utan σ (drag) och minskad/utan τ
Spetsen kan ses som anvisning med ρ = 0 ⇒ mycket stora
spänningar
Tillväxt av spricka och brott p.g.a.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
KI < Kic i normalfallet
• Temperaturen sjönk
• KIc(T) minskade
En hög kritisklast (mycket mindre än σB för osprucket material)
Cyklisk last med låg belastning ⇒ gradvis spricktillväxt ⇒ slutbrott
Spänningskorrosion (behandlas ej)
Krypning i vissa material eller hög temperatur (behandlas ej)
⇒ KI > KIc(T)
Används oftast i tillämpningar med höga säkerhetskrav
ƒ
ƒ
ƒ
Flygindustrin
Kärnkraftindustrin
Petrokemisk industri
Portland 1943
Skadetålighetsanalys
Boston 1947
Seg tillväxt
KIc
Spröd tillväxt
Spännin
ng framför spricckspets
Spröd och seg spricktillväxt
Ferritisk stål
1
Betrakta elastisk energi / volym
σy → ∞
Hur?
Tre belastningsmoder
Modus I
öppnande
Modus II
skjuvande i planet
Modus III
skjuvande ut ur planet
2
Andra geometrier:
Gräns för linjär brottmekanik
KI = σ o π a ⋅ f ( geometri )
σy
Exempel
y
σs
σo
•
rp
x,r
Linjär brottmekanik gäller om
plastiska zonen är liten
p
jämfört med övriga mått
(ASTM E-399). FS 23.26
Villkor:
2
⎛K ⎞
lmin > 2,5 ⋅ ⎜ Ic ⎟
⎝ σs ⎠
Plan spänning σz = 0
och σy > σx > σz
Plasticering då:
σo
σ eT = σ y − σ z = σ y =
Kantspricka i stor skiva:
FS tab 23.10.5
KI = 1,12 ⋅ σ o πa
KI
= σs
2πr
a
– spricklängd
t,B – tjocklek
w-a – ligament
Plastisk zon:
Inre myntformad spricka
2
KI = ⋅ σ o πa
rp =
π
1 ⎛ KI ⎞
⎜ ⎟
2π ⎝ σ s ⎠
2
Tabell 34.6 Brottseghets- och spricktillväxtdata
1
1
2
3
ASP 30
SIS 2140
SIS 2309
1,23C 0,95Si
0,37Mn 4,10Cr
5,0Mo 6,3W
8,2Co 3,14V
1220 °C
540 °C / 3x60 min
H RC
20
20
20
48
-
20
ΔK c8 ⁄ MNm –3 / 2
ΔK c7 ⁄ MNm –3 / 2
ΔK c6 ⁄ MNm –3 / 2
n
An
Pulver
giskt
framst
69
Verkty
0,90C 1,16Mn
0,50Cr 0,49W
0,10V
800 °C
200 °C/ 2x60 min
0,25C 11,8Cr
1,04Mo 0,53Ni
0,33V
1050 °C
550 °C
650 °C
750 °C
9
Spricktillväxt
C ⁄ 10 –12
Karakteriserande data
Hårdhet
Material
T ⁄ °C
Nr
Brottseghet
K Ic ⁄ MNm –3 / 2
Data vid
rumstemperatur
R ⁄ MNm –2
⎞
⎟⎟
⎠
R e ⁄ MNm –2
Linjär brottmekanik för några material
⎛K
lmin > 2,5⎜⎜ Ic
⎝ σs
2
H RC
61
12% C
HV
1240
940
660
470
340
265
2,8 9, 77
2,8 9, 77
2,8 9, 77
61
27 11,9
4
Domex 450 0,15C 0,50Si
1,27Mn 0,20Cr
0,63Ni 0,73Cu
0,14V
normaliserat avspänningsglödgat vid 580 °C
480
75 -20
40 -60
35 -100
Tryck
5
Ox 600
490
35 -110
60 -80
Konst
6
SIS 1656-5
7
Domex 400 0,19C 0,52Si
1,60Mn 0,16P
0,13S 0,013N
0,02Cr 0,01Ni
0,16Cu 0,075Al
0,026Nb
464
623
8
OX 802
800
836
0,15C 0,37Si
1,29Mn 0,60Cr
0,90Ni 0,90Va
0,70Cu 0,28Al
0,03Nb 0,06N
920 °C
660 °C / 80 min
1420 1700
0,12C 0,37Si
1,34Mn 0,013P
0,007S 0,064Mo
0,08Cu 0,04Al
0,035Nb 0,003B
31
35 -120
45 -100
200
3,1 2,33
65,6 31,2 14,8
20
Formelsamling i hållfasthetslära
3
1,58
1,37
24
Linjär brottmekanik
•
•
Du ska kunna beskriva
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Tre brottmekaniska belastningsmoder
Spänningsintensitetsfaktorn
Brottsegheten
Begränsning för linjär brottmekanik
Sprickor!
σo
Dimensionera mot spricktillväxt vid
kvasistatisk belastning: du ska kunna bestämma
ƒ
ƒ
Spänningsintensitetsfaktorer ur elementarfall
Om linjär brottmekanik är tillämplig
0,88
σo
4