Plastická deformace a pevnost

Prezentace na téma: "Plastická deformace a pevnost"— Transkript prezentace:

1 Plastická deformace a pevnost
Anelasticita – vnitřní útlum Tahová zkouška (kovy, plasty, keramiky, kompozity) Fyzikální podstata pevnosti - dislokace (monokrystal – polykrystal) - mez kluzu nízkouhlíkových ocelí – H. P. vztah - vliv teploty a rychlosti zatěžování na mez kluzu Skutečný tahový diagram Tvrdost a tahový diagram 13:33

2 Zkouška tahem Re Rm A 13:33

3 Diagram skutečné napětí – skutečná deformace
Zkouška tahem Diagram skutečné napětí – skutečná deformace 13:33

4 Ideální pevnost 13:33

5 Co ji „kazí“ ? Ideální pevnost
Bodové poruchy – vakance, divakance, cizí atomy Čárové poruchy – dislokace – šroubové, hranové smíšené Plošné poruchy – vrstevné chyby, hranice zrn a jejich vzájemná interakce 13:33

6 kovy – inherentní křehkost – tvárnost na typu krystalické mřížky
kovalentní keramika (r.t.) – nejsou pohyblivé dislokace – materiál je křehký sklo – nejsou pohyblivé dislokace – materiál je křehký kovalentní plasty iontová keramika monokrystaly plasticky deformovatelné (např. NaCl) polykrystal křehká (malý počet kluzových rovin) 13:33

7 Schmidtův zákon: - skluz nastane, když:
Tahový diagram monokrystalu (kovu) Schmidtův zákon: - skluz nastane, když: 13:33

8 Tahový diagram monokrystalu (kovu)
pohyblivé dislokace Směr kluzu je totožný se směrem nejhustěji obsazeným atomy Skluzová rovina je totožná s nejhustěji obsazenou rovinou Skluz probíhá v té skluzové rovině, kde působí největší smykové napětí aktivní skluzové roviny 13:33

9 Pohyblivé dislokace 13:33

10 Pohyblivé dislokace 13:33

11 Experimentální důkazy existence dislokací
Pohyblivé dislokace Experimentální důkazy existence dislokací 13:33

12 Pohyblivé dislokace 13:33

13 Pohyblivé dislokace Frankův - Readův zdroj 13:33

14 ukotvené dislokace – dislokace lesa
13:33

15 © Tomáš Kruml 13:33

16 Tahový diagram monokrystalu (kovu)
13:33

17 fcc kovy – Al, Cu, -Fe, Ag, Au, Pt
Tahový diagram monokrystalu (kovů) fcc kovy – Al, Cu, -Fe, Ag, Au, Pt 4 roviny 111 3 směry <110> 12 skluzových systémů 13:33

18 Tahový diagram monokrystalu (kovu)
hcp kovy – Mg, Zn, Cd, Be, Ti Základna 0001…….1x Směr <1120>…….3x 3 skluzové systémy 13:33

19 Tahový diagram monokrystalu (kovu) bcc - Fe, Mo, W
Směr <111>….. 3 Roviny 110…… 4 211…… 4 321…… 8 13:33

20 Dvojčatění Roviny dvojčatění Krystalografické roviny Dvojče - twin
13:33

21 Dvojčatění 13:33

22 Tahový diagram monokrystalu (kovu)
I. oblast snadného kluzu, II. oblast lineárního zpevnění, III. oblast odpevnění 13:33

23 Co je typické pro jednotlivé mřížky
Tahový diagram monokrystalu (kovu) Co je typické pro jednotlivé mřížky fcc: τkrit = (0,3-0,8)MPa; I stádium 30%; II a III závisí na teplotě hcp: τkrit = (0,3-0,8)MPa; I stádium 200%; II a III závisí na teplotě bcc: τkrit =(30-80)MPa a závisí na teplotě; I stádium velmi malé 13:33

24 Tahový diagram polykrystalu
Ekvivalentní plastická deformace Hydrostatická napětí 13:33

25 Tahový diagram polykrystalu
pohyblivé dislokace aspoň 5 nezávislých skluzových systémů fcc mřížka (malé krit + 12 nezávislých skluzových rovin) – tvárný materiál hcp mřížka (malé krit + někdy jen 3 nezávislé skluzové roviny) – zpravidla křehký bcc mřížka (velké krit + mnoho nezávislých skluzových rovin) – pevný a tvárný 13:33

26 Tahový diagram polykrystalu
13:33

27 Hall - Petchova rovnice
© Tomáš Kruml 13:33

28 Hall - Petchova rovnice
max - smykové napětí působící ve skluzové rovině vyvolané vnějším napětím i - napětí působící proti pohybu dislokací D - napětí nutné ke vzniku (uvolnění dislokací) koncentrace napětí v bodě B 13:33

29 Hall - Petchova rovnice
podmínka plastické deformace na hranici 13:33

30 Ovládání deformačního chování a pevnostních vlastností
Hall - Petchova rovnice vliv velikosti zrna napětí působící proti pohybu dislokací Ovládání deformačního chování a pevnostních vlastností  13:33

31  - odpor vyvolaný přítomností jiných dislokací
Zpevnění i = 0 +  + t.r. +p.r. 0 - P-N napětí  - odpor vyvolaný přítomností jiných dislokací t.r. - zpevnění tuhým roztokem p.r. - precipitační zpevnění 13:33

32 Výrazná mez kluzu s Lüdersovou deformací
Nevýrazná mez kluzu Vliv zpevnění (i ) Vliv intersticiálních příměsí Vliv teploty Vliv rychlosti zatěžování 13:33

33 Skutečné napětí – skutečná deformace
13:33

34 Diagram skutečné napětí – skutečná deformace
Zkouška tahem Diagram skutečné napětí – skutečná deformace ? 13:33

35 Skutečné napětí – skutečná deformace
Holomonův vztah k  - koeficient deformačního zpevnění n - exponent deformačního zpevnění Rambergův - Osgoodův vztah 13:33

36 ? 13:33

37 Skutečné napětí – skutečná deformace
krček – trojosá napjatost ! popis lokalizované deformace přepočet nominálního napětí na hodnotu ekvivalentního napětí: B = 0,83-0,1786.log korekce na přítomnost krčku podle Bridgmana 13:33

38 Skutečné napětí – skutečná deformace
korekce na přítomnost krčku podle Mirone 13:33

39 Skutečné napětí – skutečná deformace
Výpočty MKP – zadání křivky: bilineární po částech lineární E, n (N) křivka Brigman, Mirone Hollomonův, Ramberg-Osgood Hook 13:33

40 Skutečné napětí – skutečná deformace
Výpočty MKP – zadání křivky: bilineární po částech lineární E, n (N) křivka 13:33

41 Tahový diagram z indentace
13:33

42 Tahový diagram z indentace
13:33

43 Tahový diagram z indentace
13:33

44 Tahový diagram z indentace
551,5 345,7 419,4 27,8 13:33