Houževnatost Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) (Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti) Elasto-plastická lomová mechanika (zkoušky, interpretace, podmínky šíření trhliny)

1)Elasticko Plastická Lomová Mechanika Rozevření trhliny  JI – integrál 2) Měření materiálových charakteristik zavedených lomovou mechanikou

Energetická kriteria - Irwin HNACÍ SÍLA TRHLINY G ODPOR MATERIÁLU PROTI ŠÍŘENÍ R rychlost uvolňování energie (rychlost změny potenciální energie v závislosti na růstu lomové plochy) rychlost vzrůstu povrchové energie s růstem lomových povrchů; kritická hodnota – podmínka pro počátek šíření trhliny HOUŽEVNATOST GC

Energetická kriteria - Irwin plochá R - křivka rostoucí R - křivka tvar křivky – inherentní vlastnost materiálu GC – materiálová vlastnost (lomová houževnatost nestabilita nestabilní stabilní stabilní šíření trhliny – trhlina se nešíří, pokud neroste zátěžná síla nestabilní šíření – trhlina se šíří samovolně, bez nutnosti dalšího zatěžování

Napěťová kriteria - Irwin r a  - polární souřadnice ij - složky tenzoru napětí k - konstanta - bezrozměrné veličiny (funkcí úhlu  )

Ffr  (0,6  0,8) FGY Platnost lineární elastické LM LELM – platí v případě, že k lomu dojde při existenci malé plastické zóny (2% tloušťky). Podmínky jsou splněny pro Ffr  (0,6  0,8) FGY (Keramika, některé plasty, hliníkové slitiny, vysocepevné oceli, u běžných konstrukčních ocelí pouze pro velké tloušťky příp. dynamické podmínky zatěžování).

Pro běžné svařitelné oceli lineární elastická lomová mechanika neplatí Platnost lineární elastické LM Pro běžné svařitelné oceli lineární elastická lomová mechanika neplatí Plastická zóna má velikost 2% tloušťky

Elasto - plastická lomová mechanika 189 MPam0.5 72 MPam0.5

Elasto - plastická lomová mechanika Rozevření trhliny δ (CTOD – crak tip opening displacement - Welles) Lom vznikne, když δ = δc (materiálová charakteristika) Zkušební těleso má stejnou tloušťku jako konstrukce δ je stejné pro těleso i konstrukci

Kritické rozevření trhliny - d , CTOD Elasto - plastická lomová mechanika Kritické rozevření trhliny - d , CTOD W F b S a trhlina F/2

Elasto - plastická lomová mechanika Kritické rozevření trhliny - dc, CTOD m ~ 1 pro RN m ~ 2 pro RD

Elasto - plastická lomová mechanika J – integrál JC Rychlost uvolňování elastické energie

Jq = Jel + Jpl [ kPa.m ] [ kJ.m-2 ] Elasto - plastická lomová mechanika Jq = Jel + Jpl [ kPa.m ] [ kJ.m-2 ] J – integrál JC RD Apl Ael

Měření materiálových charakteristik zavedených lomovou mechanikou Elasto - plastická lomová mechanika Měření materiálových charakteristik zavedených lomovou mechanikou KIc ASTM E399 - 1970 δc BS 5765 – 1979 Jc ASTM E813 – 1981 ISO 12135 - Kovové materiály - Jednotná zkušební metoda pro určení lomové houževnatosti

Elasto - plastická lomová mechanika Jak se určuje lomová houževnatost ?

Tvary zkušebních těles pro měření lomové houževnatosti Určení lomové houževnatosti LELM Tvary zkušebních těles pro měření lomové houževnatosti

Určení lomové houževnatosti

Určení lomové houževnatosti

KQ provizorní hodnota lomové houževnatosti Určení lomové houževnatosti LELM KQ provizorní hodnota lomové houževnatosti podmínky platnosti LELM kvalifikační procedury

Určení lomové houževnatosti LELM

Určení lomové houževnatosti LELM Tyto podmínky jsou splněny Ti slitiny KIc =(20 – 80) MPam1/2 Re = (900 – 1300) MPa Al slitiny KIc =(10 – 60) MPam1/2 Re = (250 – 550)MPa kolejnice KIc =(40 – 60) MPam1/2 při + 20°C

Elasto - plastická lomová mechanika Jak se určuje lomová houževnatost ?

Určení lomové houževnatosti EPLM J – integrál JC JQ = Jel + Jpl Apl Ael

Určení lomové houževnatosti EPLM Jq = Jel + Jpl Podmínka platnosti SENB CT

Teplotní závislost lomové houževnatosti

Teplotní závislost lomové houževnatosti dolní prahová oblast tranzitní oblast horní prahová oblast KJ0,2 štěpná iniciace tvárná inicicace

Teplotní závislost lomové houževnatosti

Základní (master) křivka Teplotní závislost lomové houževnatosti Milionová křivka Základní (master) křivka T0

Teplotní závislost lomové houževnatosti ASTM E 1921

referenční teplota

„Dvou -milionová křivka“ Teplotní závislost lomové houževnatosti „Dvou -milionová křivka“

Vliv rychlosti na LH

Vliv teploty a rychlosti zatěžování na lomovou houževnatost Vliv rychlosti na LH Vliv teploty a rychlosti zatěžování na lomovou houževnatost

Elasto - plastická lomová mechanika Jak se určuje lomová houževnatost ?

Určení JR (J-Δa) křivky Podmínky šíření trhliny nestabilita

Určení JR (J-Δa) křivky Metoda několika těles Metoda jednoho tělesa - přímá (změna poddajnosti) - nepřímá (měření délky trhliny)

Určení JR (J-Δa) křivky Metoda několika těles

Určení JR (J-Δa) křivky Metoda několika těles Metoda jednoho tělesa - přímá (změna poddajnosti) - nepřímá (měření délky trhliny)

Určení JR (J-Δa) křivky

Elasto - plastická lomová mechanika Jak se určuje lomová houževnatost ?