vlastnosti a zkoušení materiálu - fs.vsb.cz · pdf filecharakteristiky...

Vlastnosti a zkouen materilu
Pednka .8 nava materilu

Vtina lom v technick praxi je zpsobena promnlivm zatenm, piem nejvt napt v sousti asto nepeshne mez kluzu (pi jednoosm namhn).
Kmitov zaten me vst k tzv. navovmu pokozen konstrukce i sousti.
Dle charakteru dlme promnliv zaten na
1. Stochastick (nhodn) charakteristika
2. Deterministick cyklu
Neperiodick Periodick:
- harmonick- jinak periodick
Cyklick namhn a ivotnost soust
2 Pednka .8 nava materilu

Charakteristiky nap ovho cyklu
horn napt
doln napt
stedn napt
amplituda napt
R souinitel nesymetrie cyklu
rozkmit napt a 2====
(perioda)

1. Nukleace mikrotrhlin2. Iniciace trhliny 3. en trhliny4. Lom
Fze navovho pokozen
iniciace propagace lom
povrch

Vznik mikrotrhlin
navov trhlina se nejastji iniciuje na povrchu. Nejprve vzniknou intruze a extruze, kter se formuj do
perzistetnch skluzovch ps. Intruze pak tvo zrodek krtkch navovch trhlin.
intruze

Iniciace navov trhliny
(do iniciace)
(do lomu)
Okamik iniciace odpovd hranici vlivu mikrostrukt ury. Z inenrskho pohledu odpovd okamik iniciace trhliny
defektu o velikosti odpovdajc 3-5 nsobku prmrn velikosti zrna materilu.

en navov trhliny
platnost Parisova zkona
Kr
tk
trhl
iny
prahov hodnota faktoru intenzity napt
lomov houevnatost
Rychlost en trhliny se vyjaduje prstkem dlky trhliny vztaenm k prstku potu cykl a je funkc rozkmitu faktoru intenzity napt KI.

Vliv cyklickho zatovn byl poprv zkoumn v druh polovin 19. stolet Augustem Whlerem (ohyb za rotace).
Nejstar podklad pro hodnocen navy je tzv. Whlerova kivka(zvislost amplitudy napt na potu cykl do lomuS-N kivka)
Whlerova kivka
navov pevnost
asovanpevnostkv
azis
tatic
kpe
vnos
t

Vsledky zkouek podle Whlera vykazuj znan rozptyl. S-N kivka se zsk ze sady experiment. Na kad hladin zaten se zkou nkolik vzork a je zvykem u kad kivky udvat jej spolehlivost (pravdpodobnost poruen).
Mez navyc lze definovat jako nejvt napt, kter nevede k lomu ani po pekonn smluvn hranice 107 cykl (u ocel).
Pro konstrukn oceli s mez pevnosti Rm=(5001500) MPa lze mez navy hladkch tles odhadnout takto:
Tah-tlak c = 0,36Rm+13Mjiv tah c = 0,59Rm+38Krut c = 0,21Rm+39Mjiv krut c = 0,1Rm+485Ohyb za rotace c = 0,36Rm+44
Mez navy

Zejmna se uplatuje vliv:
a) Velikosti tlesa - mez navy s rostoucm rozmrem vzorku kles (vt pravdpodobnost existence vad, odlinost povrchu a jdra). Dle Nmce a Puchnera:
b) Gradientu napt - pi ohybu a krutu (napt roste se vzdlenost od osy), proto je nap. mez navy v ohybu vt ne mez navy v tahu, a to tm vce, m je men prmr zkuebnho vzorku (uplatuje se jen do prmru 50mm).
c) Kvality povrchu, protoe k nukleaci trhlin dochz zpravidla v povrchov vrstv.
d) Teploty s rostouc teplotou kles mez navy.
e) Konstruknch vrub koncentrace napt
Faktory ovlivujc mez navy

Vliv gradientu napt
vg
d [mm]
Celkov souinitel velikosti sousti, namhan stdavm ohybem v(krutem v ), je zvisl na souiniteli gradientu napt vg a souiniteli velikosti v, tedy

Vliv kvality povrchu
p
Rm[MPa]
Tento vliv je ve vpotech zohlednn souinitelem jakosti povrchu p ,kter je definovn jako podl meze navy soust s danm povrchem k mezi navy soust s povrchem letnm.Mez navy hladk sti:- v tahu/tlaku i ohybu
- v krutu
,

Haighv diagram nhrada:
a) Goodmanovou pmkou
b) Gerberovou parabolou
Vliv stednho napt na mez navy

Smithv diagram
Vliv stednho napt na mez navy

Jestlie je amplituda napt a stedn napt a meznmu stavu odpovd v Haighov diagramu bod Q, pak:
Stanoven bezpenosti vi mezi navy

Chovn materilu pi cyklickm namhn
- me bt:
1. dokonale prun- nedojde k poruen.
2. elastick pizpsoben- po nkolika cyklech je chovn prun.
3. plastick pizpsoben- vznikne uzaven hysterezn smyka.
4. cyklick teen (ratcheting)- s kadm cyklem narst deformace.

Napov-deforman chovn
Tvrd zatovn (deforman zen zkouky)Cyklick zpevovn Cyklick zmkovn
Tvrd materily cyklicky zmkuj, kdeto mkk materily cyklicky zpevuj.

Cyklick deforman kivka
Po jistm potu cykl dojde ke stabilizaci odezvy (ukonen 1.fze - zmny mech. vlastnost). Dohodou je vak stanoveno, e za smrodatnou se bere hysterezn smyka v polovin ivotnosti.
Cyklick deforma nkivka

- kivky ivotnosti (e-N kivky) se stanovuj z deforman zench zkouek.
Nzkocyklov nava

Cyklickou deforman kivku lze popsat vztahem
Kivku ivotnosti pak Coffin-Mansonovm vztahem
Mme tedy 6 parametr, piem jen 4 jsou nezvisl:
Nzkocyklov nava
, , , , ,
navov pevnost materilu
b exponent navov pevnostinavov tanost materilu
c exponent navov tanosti
souinitel cyklick pevnostiexponent cyklickho zpevnn

Smith, Watson, Topfer (SWT)
Vliv stednho napt

asto se v praxi vyskytuje tak sekvenn (blokov) zatovn, kdy se realizuje vdy jist mnostv cykl s odlinou amplitudou napt i licm se stednm naptm.
Minerova hypotza linern kumulace pokozen.
Lze vyjdit dl pokozen
Celkov pokozen v okamiku iniciace trhliny
Kumulace pokozen

vlastnosti a zkoušení materiálu - fs.vsb.cz · pdf filecharakteristiky...

Documents