wytrzymalosc materialow 1-15, PWr - ZIP, Wytrzymałość materiałów II, Wykład dr Dzidowski, Opracowanie ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
1.
Pokazać na mapie mechanizmów pękania obszar zastosowania mechaniki
pękania. (A2)
0
1.0
T/Tp
Mechanika pękania zajmuje się obszarem pękania kruchego typu I
2. Czym różni się pękanie kruche typu II i III od pękania kruchego typu I.
Pękanie kruche typu I występuje zawsze w zakresie odkształceń sprężystych; kontrolowane
jest przez wstępnie istniejące pęknięcia, tzw..wady mat. ,powstałe przy jego odlewaniu, czy
obróbce mechanicznej. Wyst. zawsze poniżej makroskopowej granicy Re. Przy pękaniu
kruchym typu II i III musi dojść do odkształcenia plastycznego, aby doszło do powstania
zarodków pękania, materiał jest wolny od wad
*TYP I 0<sigma<Re
*TYP II i III Re<sigma<Rm
3. Podać wzór na krytyczną długość pęknięcia.
a=(KIC
2
)/(sigma_kryt
2
*Y
2
*pi)
Nagłe pękanie wystąpi w materiale poddanym naprężeniu, jeżeli pęknięcia w tym materiale
osiągną krytyczną długość, bądź gdy w materiale, w którym występowało pęknięcie o długości a
zostanie osiągnięte krytyczne naprężenie.
4. Narysować wykres wytrzymałości szczątkowej.
5. Wyjaśnić jak ustala się czas inspekcji w przypadku rozwoju pęknięć dłuższych
od pęknięć możliwych do wykrycia metodami badań nieniszczących.
6.
Podać kryteria, jakie muszą być spełnione, aby możliwe było uznanie KQ za
KIC.
Sporządza sie wykres krzywej P=f(ΔM) i na tej krzywej należy określić wartość siły P
Q
przy
której rozpoczyna się pękanie. Procedura wyznaczania wartości K
IC
poprzedzona jest wyznaczeniem
tzw. warunkowej odporności na pękanie KQ. Wartość K
Q
oblicza sie na podstawie siły P
Q
i długość
pęknięcia a. Jeśli obliczona wartość K
Q
spełnia warunek
Wówczas K
Q
= K
IC.
Niespełnienie tych warunków wymaga powtórzenia badań na próbkach o większej grubości.
Gdy warunek jest spełniony, można przyjąć, że pękanie odbywa się w PSO i K
IC
jest stałą
materiałową.
7. Zbiornik pod ciśnieniem. Podać i przedstawić graficznie warunki wycieku przed
pękaniem.
Zbiornik wysokociśnieniowy powinien przeciekać, zanim nastąpi jego pęknięcie. Ścianka zbiornika w
takim przypadku powinna być mniejsza od długość pęknięcia krytycznego.
t
t
p
R
2a
p
t
8. Na czym polega pękanie kruche kontrolowane zarodkowaniem pęknięć.
Pękanie typu 2a
·
materiał wolny od wad, nie ma żadnych pęknięć
·
zarodkowanie pęknięć występuje najczęściej na powierzchni materiału lub przy warstwie
powierzchniowej
·
mikropęknięcia powstają najczęściej w osłabionych obszarach przypowierzchniowych, gdzie
pod wpływem wzajemnego działania zewnętrznych i wewnętrznych naprężeń występuje
lokalne odkształcenie plastyczne
·
zarodkują one wzdłuż płaszczyzn, w których występują maksymalne naprężenia styczne pod
kątem 45 stopni do kierunku maksymalnego naprężenia rozciągającego
·
głównym miejscem zarodkowania pęknięć są trwałe pasma poślizgu – poniżej makroskopowej
granicy plastyczności dochodzi do poślizgu w systemach łatwego poślizgu, po jej
przekroczeniu pojawiają się zarodki pęknięć i materiał pęka natychmiastowo
9. Opisać procedurę doświadczalnego wyznaczania odporności na pękanie przy
płaskim stanie odkształcenia.
1)
przygotowanie próbek o danym kształcie i wymiarach.
·
uwzględniamy: cel prowadzenia próby, sposób obciążenia, wymiary i kształty elementów
konstrukcji i warunków eksploatacji.
·
w celu zapewniania PSO w wierzchołku pęknięcia niezbędne jest, aby grubość próbki
oraz długość a pęknięcia wstępnego (długość karbu z pęknięciem zmęczeniowym) były
odpowiednie. Im większa grubość b tym bardziej zbliżamy sie do PSO (odchodząc od
PSN). Grubość ustalamy w zależności od stosunku Re0,2/E. Im większy stosunek tym
cieńsza może być próbka
2)
zainicjowanie pęknięcia zmęczeniowego w dnie karbu próbki. Minimum 1,3mm, żeby
wyeliminować wpływ stworzonego karbu i żeby można było mówić ze mamy do czynienia z ostro
zakończonym pęknięciem (w rzeczywistości jest to wielkość kilku śr atomowych).
3)
obciążenie próbki do pękania.
4)
opracowanie wykresu obciążenie - rozwarcie pęknięcie
5)
określenie charakterystyki odporności na pękanie
Pomiar wartości K
1C
w warunkach laboratoryjnych przeprowadza się na podstawie odpowiedniej
normy PN – EN –ISO. Norma ta przewiduje pomiar odporności na pękanie za pomocą próbek
zginanych trójpunktowo lub rozciągania próbek zwartych, w postaci płyty z jednostronnym karbem i
inicjacyjną szczeliną zmęczeniową. Wymiary próbki dobiera się dowolnie z zachowaniem podanych
na rysunku zależności wymiarowych. Najbardziej istotnym wymiarem jest tzw. czynna szerokość
próbki W, która powinna być równa podwójnej grubości B. Przy doborze grubości próbki korzysta się
z tabeli określającej przybliżoną wartość B w zależności od
Norma podaje tolerancje poszczególnych wymiarów i chropowatości oraz zależności między
powierzchniami.
Przeprowadza się rozrywanie próbki na maszynie wytrzymałościowej za pomocą uchwytów
ze sworzniami umieszczonymi w otworach próbki. Dokonuje się przy tym rejestracji siły
obciążającej P w funkcji rozwarcia szczeliny V, za pomocą tensometrycznego czujnika
przemieszczeń wpiętego w krawędzie szczeliny. Uzyskany wykres siły w funkcji rozwarcia
szczeliny może odpowiadać jednemu z trzech typów wykresów.
10. Podać wzór na krytyczne naprężenie pękania przy płaskim stanie odkształcenia.
K
1C
– krytyczna wartość współczynnika intensywności naprężeń dla płaskiego stanu
odkształcenia
a
– krytyczna długość pęknięcia
Y
– współczynnik poprawkowy uwzględniający kształt i wymiary próbki : f
11. Wyjaśnić jak ustala się czas inspekcji w przypadku rozwoju pęknięć krótszych
od pęknięć możliwych do wykrycia metodami badań nieniszczących.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]