To tylko jedna z 17 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Politechnika Wrocławska
Wydział Mechaniczny
Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów W10/Z1
Raport Wydziałowego Zakładu Wytrzymałości Materiałów, PWr 2006
Seria U nr 1/2006
Na prawach rękopisu
LABORATORIUM
WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW
Wyznaczanie odporności materiałów
na pękanie
Materiały pomocnicze dla studentów
do ćwiczeń 14 i 15
Opracował: Grzegorz CHRUŚCIELSKI
Wrocław, 2006
Spis treści
I Wyznaczanie odporności materiałów na pękanie - próba KIc ...............................................3
1. Przedmiot ćwiczenia .........................................................................................................3
2. Cel i zakres ćwiczenia .......................................................................................................3
3. Znaczenie i sposoby określania odporności materiału na pękanie....................................3
4. Wyznaczanie odporności na pękanie na podstawie liniowo-sprężystej mechaniki
pękania ..............................................................................................................................4
5. Warunki przeprowadzenia próby przy określaniu krytycznego współczynnika
intensywności naprężeń KIC ..............................................................................................7
6. Ogólne wytyczne do wyznaczania KIC na podstawie badań laboratoryjnych ...................9
II Wyznaczanie odporności materiałów na pękanie - próba COD .......................................12
1. Przedmiot ćwiczenia .........................................................................................................12
2. Cel i zakres ćwiczenia .......................................................................................................12
3. Zastosowanie nieliniowo-sprężystej mechaniki pękania...................................................12
4. Próba badania odporności na pękanie oparta na nieliniowo-sprężystej mechanice
pękania (próba COD) ......................................................................................................14
Literatura ...............................................................................................................................17
I Wyznaczanie odporności materiałów na pękanie – próba KIc
1. Przedmiot ćwiczenia
Przedmiotem ćwiczenia są metody doświadczalne stosowane w liniowej mechanice
pękania, to jest operujące miarą ciągliwości materiału w postaci KIC. Ćwiczenie dotyczy
materiałów, które są kruche, a próbki spełniają normy E399.
2. Cel i zakres ćwiczenia
Ćwiczenie obejmuje badanie próbek z karbem, w dnie którego wytworzone zostało
wstępne, ostro zakończone pękniecie zmęczeniowe.
3. Znaczenie i sposoby określania odporności materiału na pękanie
Odporność na pękanie jest niezwykle istotnym parametrem określającym własności
danego materiału, a zwłaszcza materiału konstrukcyjnego. Do oceny przydatności danego
materiału nie wystarczają bowiem stałe materiałowe wyznaczane w ścisłej próbie rozciągania
czy ściskania,
(…)
… ,
(3)
13
skąd całkowite przemieszczenie obu powierzchni na dnie karbu (tzw. wielkość rozwarcia dna
karbu – czyli parametr COD) przedstawione będzie równaniem:
δ = COD = 2V =
K2
Podstawiając teraz: G = I
E
2 rpl
4K I
E
1 KI
oraz rpl =
2π R e
π
.
(4)
2
otrzymamy
δ =
4G
π Re
(5)
gdzie: E – moduł Younga, Re – granica plastyczności, G – prędkość uwalniania energii sprężystej.
Przedstawiony…
… od udziału odkształceń plastycznych w pochłanianiu włożonej energii
mechanikę pękania podzielić można na dwie zasadnicze grupy:
mechanikę pękania liniowo sprężystą – rozpatrującą przypadki, w których propagacja
pęknięcia odbywa się przy bardzo małym odkształceniu plastycznym w obszarze
wierzchołka szczeliny,
mechanikę pękania nieliniowo sprężystą – dotyczącą przypadków, w których
odkształcenia plastyczne…
…)
to krytyczna długość pęknięcia ac dla danego naprężenia będzie miała wartość
2 a c = (1 − ν 2 )
gdzie ν – liczba Poissona, γ – energia powierzchniowa właściwa.
4E γ
π σ2
(9)
Aby zastosować teorię Griffitha do materiałów konstrukcyjnych, należy uwzględnić, że
przed pojawieniem się pęknięcia na dnie karbu występuje w obszarze tego karbu
odkształcenie plastyczne. Co więcej, okazuje się, że wielkość energii rozpraszanej w wyniku
odkształcenia plastycznego (δP) jest dużo większa od przyrostu energii powierzchniowej,
której wpływ można w rozważaniach pominąć. W takim razie, aby doszło inicjacji pęknięcia,
spełniony być musi warunek energetyczny w postaci:
δU e ≥ δP
(10)
Wyrażona w tym równaniu energia włożona na rozwój pęknięcia odniesiona do jednostki
długości przyrostu pęknięcia określona jest ogólnie…
… różne sposoby:
poprzez przeprowadzanie typowych prób technologicznych (próba udarności, próba
kafarowa, wyznaczanie krzywej energii łamania itp.) – są to jedynie badania
jakościowe, pozwalające przede wszystkim na określenie, czy materiał nie znajduje się
w stanie kruchym (przy występowaniu tzw. progu kruchości w obniżonych
temperaturach), a nie dające możliwości ustalenia związku między wynikami badań…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)