Uwagi: LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie nr 16 MECHANIKA PĘKANIA. ZNORMALIZOWANY POMIAR ODPORNOŚCI MATERIAŁÓW NA PĘKANIE.

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA WYDZIAŁ MECHANZNY INSTYTUT MECHANIKI STOSOWANEJ Zakład Mechaniki Doświadczalnej i Biomechaniki Imię i nazwisko: N gupy: Zespół: Ocena: Uwagi: Rok ak.: Data ćwicz.: Podpis: LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW Ćwiczenie n 16 MECHANIKA PĘKANIA. ZNORMALIZOWANY POMIAR ODPORNOŚCI MATERIAŁÓW NA PĘKANIE. Maszyna wytzymałościowa:... Mateiał i typ póbki:... Rodzaj pzepowadzonego testu: Schemat stanowiska pomiaowego do wyznaczania odponości mateiałów na pękanie:

2 . Wymiay geometyczne póbki oaz znomalizowane paamety pomiau odponości mateiału na pękanie (oznaczenia zgodne z nomą ISO 13586:000E) Tabela 1 ubość póbki Wymiay póbki Paamet Oznaczenie Jednostka h w a L R Wysokość póbki Długość szczeliny Rozstaw podpó Pomień kzywizny elementu obciążającego Własności badanego mateiału Moduł spężystości dla jednoosiowego ozciągania Współczynnik Poissona Moduł spężystości w płaskim stanie odkształceń (PSO) anica plastyczności Paamety testu Pędkość pzesuwu ławy maszyny wytzymałościowej Częstotliwość póbkowania Et E y Vt f Tempeatua otoczenia T Paamety wyznaczone podczas testu Współczynnik kalibacji dla enegii ( a/ w) Współczynnik kalibacji zależny od geometii póbki f ( a / w) Siła maksymalna Siła pzy któej następuje inicjacja szczeliny Enegia pzy któej następuje inicjacji szczeliny Wyznaczona kytyczna szybkość uwalniania enegii Wyznaczony współczynnik intensywności napężeń Długość chaakteystyczna stefy plastyczności Spawdzenie popawności kyteiów s Fmax F WB K h,5 a,5 ( w a),5

3 3. Słownik i definicje: J Szybkość uwalniania enegii m U w odniesieniu do zmiany powiezchni szczeliny A. S U U ext S A A Kytyczna szybkość uwalniania enegii musi osiągnąć pewną kytyczną watość. : zmiana pacy sił zewnętznej U oaz enegii odkształceń ext J : aby nastąpił niekontolowany ozwój pęknięcia m Współczynnik intensywności napężeń K Pa m dla ciał liniowo-spężystych. K lim ( ) Pa m 0 Kytyczny współczynnik intensywności napężeń : chaakteyzuje pole napężeń wokół szczeliny K Pa m : jest silnie zależny od gubości h badanego elementu. Współczynnik ten, tylko dla płaskiego stanu odkształceń (PSO) w obszaze szczeliny możemy taktować jako stałą mateiałową (Rys.1). Rys. 1 Wpływ gubości póbki h na watość współczynnika intensywności napężeń K Istnieje zależność pomiędzy kytycznym współczynnikiem intensywności napężeń K oaz kytyczną szybkością uwalniania enegii K E. E - jest modułem spężystości okeślonej dla PSO. E t E 1 Et - jest modułem wyznaczonym podczas jednoosiowego ozciągania (ISO 57-1). - jest współczynnikiem Poissona (ISO57-1).

4 Siła pzy któej następuje inicjacja szczeliny F [ N ]: watość tej siły utożsamiana jest z początkiem pocesu pękania. Sposób wyznaczania F pzedstawiony jest na Rys... Rys. Wykes siły F w funkcji pzemieszczenia tawesu maszyny wytzymałościowej s. Sposób wyznaczania paametów W F oaz Enegią inicjacji szczeliny WB J : paamet okeślamy na podstawie wykesu F s (Rys.). Współczynniki kalibujące: f ( a / w) - współczynnik kalibujący zależny od geometii; ( a/ w) - współczynnik kalibujący zależny od enegii. a/ w f 0,05,50 1,50 0,10 3,39 0,857 0,15 4,07 0,641 0,0 4,70 0,56 0,5 5,36 0,449 0,30 6,09 0,391 0,35 6,93 0,345 0,40 7,93 0,307 0,45 9,14 0,75 0,50 10,65 0,46 0,55 1,57 0,0 0,60 15,09 0,195 0,65 18,51 0,170 0,70 3,40 0,145 0,75 30,84 0,10 0,80 43,1 0,096 0,85 66,76 0,07 0,90 13,30 0,049 0,95 351,6 0,05 B

5 Wyznaczona kytyczna szybkość uwalniania enegii Wyznaczony współczynnik intensywności napężeń F K f ( a / w) h w Długość chaakteystyczna stefy plastyczności m [ ] WB h w ( a / w) K y J m K Pa m Kyteium PSO dla póbki z kabem jednostonnym poddanej tójpunktowemu zginaniu h,5 a,5 ( w a),5 Zadania do wykonania: a. Zealizować tójpunktowe zginanie póbki z kabem jednostonnym z zapisem pzebiegów czasowych siły F pzyłożonej do póbki oaz pzemieszczenia s tawesy maszyny wytzymałościowej. b. Spoządzić wykes F-s. c. Wyznaczyć chaakteystyczne paamety odponości mateiału na pękanie okeślonych pzez nomę ISO 13586, podanych w Tabeli 1. d. Spawdzić czy póba spełniła kyteia związane z PSO. Pytania kontolne: a. Co to jest mechanika pękania i co możemy dzięki niej badać? b. Wyjaśnij następujące pojęcia: - szybkość uwalniania enegii, - współczynnik intensywności napężeń. c. Jakie znaczenie ma spełnienie kyteium dotyczącego stefy plastyczności. d. Omówić nomę: ISO13586 Twozywa sztuczne- wyznaczanie odponości mateiałów na pękanie ( i K ) w ujęciu liniowej mechaniki pękania.