Křehký a tvárný lom, lineární a elastoplastická lomová mechanika.

Bc. Bílek Pavel (pavel.bilek@fs.cvut.cz)Bc. Farkašová Mária (majafarkasova@gmail.com)

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

STROJNÍCKA FAKULTA

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽINIERSTVA

Teoretický úvod [1]

mezní stav trhlina, lom vliv faktorů na porušení – vnitřní a vnější mechanismy porušení – štěpný a smykový

Obr. 1 Křehké porušení. Obr. 2 Tvárné porušení. [2]

Křehký lom [1] menší spotřeba energie bez plastické deformace při menším napětí než je mez kluzu velká rychlost šíření kolmý na normálové napětí

Obr. 3 Model křehkého štěpení. [3] Obr. 4 Křehký lom. [4]

Faktory ovlivňující vznik křehkého lomu [1]

koncentrace napětí velká tloušťka dynamické a rázové namáhání nízké teploty přítomnost vrubu a vad

Obr. 5 Makro křehkého porušení. [6]

Tvárný (houževnatý) lom [1] skluzové mechanizmy větší spotřeba energie výrazná plastická deformace jamkovitý charakter

Obr. 7 Tvárný lom. [5]Obr. 6 Model tvárného porušení. [7]

Přechodová (tranzitní) křivka [8] zkouška rázem v ohybu podle Charpyho (ČSN EN 10 0045-1)

způsoby určení Tp

- inflexní bod- střední hodnota- dohodnutá hodnota- vizuálně

Obr. 8 Zkouška rázem v ohybu. Obr. 9 Přechodová křivka. [10,11]

Obr. 10 Přechodová křivka – vliv TZ. [8] Obr. 11 Přechodová křivka – vliv uhlíku. [8]

rychlost deformace velikost zrna způsob zatěžování tepelné zpracovaní chemické složení

Vlivy na přechodovou teplotu [4]

Hodnocení tranzitního chování [8]Zkouška padajícím závažím – DWT.

Obr. 12 Schéma zkoušky.

TNDT – Teplota nulové houževnatosti.(Null Ductility Temperature)

DWT - Drop weight test.

Hodnocení tranzitního chování [8]Zkouška teploty zastavení trhliny TTZT – Robertson.

Obr. 13 Schéma zkoušky.

Lineární lomová mechanika [8] uplatnění Hookova zákona až do lomuGriffith:

Součinitel intenzity napětí K [MPa.m1/2] Irwin:

Lomová houževnatost KIC

w

cfcK .

I II III

KI KII KIIIObr. 14 Označení součinitele intenzity napětí pro různé způsoby namáhání. [9]

Obr. 15 Vliv tloušťky tělesa na lomovou houževnatost.

kritkritIC cK .

a

E skrit

2

a

E plskrit

)(2

Orowan:

Elastoplastická lomová mechanika [4]

uplatňuje se pro houževnaté materiály vznik plastické zóny nové koncepce:- kritické otevření trhliny - J integrál

Obr. 16 Schéma plastické zóny. [8]

Kritické otevření trhliny - δc [11]

•CTOD - Crack Tip Opening Displacement

•Wells

•kritické napětí

c

E ckr

Re

Obr. 17 Schéma určení δc. [8]

Obr. 18 Křivka pro určení CTOD .

Křivkový J integrál [11]

• energetická bilance na čele trhliny

• Iniciace lomu – kritická hodnota JIC

• J. Rice

da

dUJ I

Obr. 19 Způsob zatěžování při měření JI.

Použitá literatura[1] Macek, K. a kol.: Nauka o materiálu, vydavateství ČVUT,Praha, 2004.

[2] http://www.cws-anb.cz/t.py?t=2&i=250 [13-10-10][3] Pluhař, J. a kol.: Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu, Praha, 1987.[4] http://student.chytrak.cz/unava/11 krehky_lom.pdf [13-10-10][5] http://www.open2.net/forensicengineering/modern_methods.html [13-10-10][6] http://student.chytrak.cz/unava/11 krehky_lom.pdf [13-10-10]

[7 ]http://www.ltmetal.net/teoria/vznik-lomu/ [13-10-10][8] Skočovský, P. a kol.: Náuka o materiáli pre odbory strojnické, Žilina, 2006. [13-10-10][9] http://www.matnet.sav.sk/index.php?ID=530 [13-10-10][10] http://www.ipm.cz/group/fracture/vyuka/doc/P09.ppt. [13-10-10][11]Janovec, J., Macek, K., Zuna, P.: Fyzikální metalurgie, vydavatelství ČVUT, Praha,

2008.

Děkuji za pozornost.