Houževnatost Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) (Empirické) zkoušky houževnatosti.

Prezentace na téma: "Houževnatost Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) (Empirické) zkoušky houževnatosti."— Transkript prezentace:

1 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)

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

3 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

4 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

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

6 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).

7 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

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

9 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

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

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

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

13 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

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

15 Elasto - plastická lomová mechanika
Jak se určuje lomová houževnatost ?

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

17 Určení lomové houževnatosti

18 Určení lomové houževnatosti

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

20 Určení lomové houževnatosti
LELM

21 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

22 Elasto - plastická lomová mechanika
Jak se určuje lomová houževnatost ?

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

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

25 Teplotní závislost lomové houževnatosti

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

27 Teplotní závislost lomové houževnatosti

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

29 Teplotní závislost lomové houževnatosti
ASTM E 1921

30 referenční teplota

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

32 Vliv rychlosti na LH

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

34 Elasto - plastická lomová mechanika
Jak se určuje lomová houževnatost ?

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

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

37 Určení JR (J-Δa) křivky
Metoda několika těles

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

39 Určení JR (J-Δa) křivky

40 Elasto - plastická lomová mechanika
Jak se určuje lomová houževnatost ?