K618 - Materiály prosince Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "K618 - Materiály prosince Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26"

Henryka Majewska
6 lat temu
Przeglądów:

1 Dynamické zkoušky materiálů Tomáš Doktor K618 - Materiály prosince 2013 Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

2 Rozdělení mechanických zkoušek 1 Rozdělení mechanických zkoušek 2 Lomová mechanika 3 Rázové zkoušky Rázová houževnatost Zkouška podle Charpyho Tranzitní teplota Robertsonova zkouška 4 Únavové zkoušky Dynamické zatížení Wöhlerova křivka Mez únavy 5 Tečení a relaxace Viskózní chování Creep Relaxace napětí Creepová zkouška Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

3 Rozdělení mechanických zkoušek Rozdělení mechanických zkoušek Časová závislost Statické Statická zkouška tahem, ohybem, krutem, smykem Zkoušky tvrdosti Dynamické Únavové Rázové Creepové (tečení) Vliv na zkoušený vzorek Destruktivní Zkoušky materiálu Získáme obecné vlastnosti materiálu Nedestruktivní Zkoušky konstrukcí Získáme mechanické chování dané konstrukce Defektoskopie Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

4 Připomenutí - statická zkouška tahem Úplný popis chování materiálu (elastické i plastické) Youngův modul (E), mez kluzu (R p0.2 ), mez pevnosti (R m ), tažnost (A), kontrakce (Z ) Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

5 Připomenutí - houževnatost Práce [J = N m] potřebná na porušení materiálu V F u diagramu - absolutní míra práce W = lom F du 0 V σ ɛ diagramu - práce vztažená na jednotku objemu λ = lom σ dɛ - HOUŽEVNATOST 0 Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

6 Lomová mechanika Lomová mechanika Objasnění příčin vzniku a šíření lomu při nízkých teplotách a napětí hluboko pod mezí pevnosti Popis šíření defektů a podmínek jejich zastavení Lom mezní stav konstrukce prostorově a časově nehomogenní proces Etapy lomu Iniciace lokalizovaná porušení způsobující koncentrace napětí Šíření propojování lokálních porušení Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

7 Lomová mechanika Lom Fraktografie Popis vzniklé lomové plochy snímky lomové plochy pořízené optickou nebo elektronovou mikroskopií prostorově a časově nehomogenní proces Rozdělení lomu z hlediska fraktografie Tvárný (houževnatý) lom vyžaduje velké množství energie (z důvodu velké houževnatosti materiálu) závisí na maximální smykové složce napětí Štěpný (křehký) lom malé množství deformační energie závisí na maximální tahové složce napětí Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

8 Lomová mechanika Módy namáhání Mód I - tahový Mód II - smykový rovinný Mód III - smykový antirovinný Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

potřebná k přeražení normovaného vzorku vztažená na přeráženou plochu [J m 2 ] starší charakteristika Vytvořená

9 Rázové zkoušky Rázová houževnatost Rázová houževnatost Odolnost proti křehkému lomu energie potřebná k vytvoření lomové plochy Nárazová práce - energie potřebná k přeražení normovaného vzorku [J] Vrubová houževnatost - energie potřebná k přeražení normovaného vzorku vztažená na přeráženou plochu [J m 2 ] starší charakteristika Vytvořená lomová plocha (nahoře: ocel, dole: hliník), pořízeno SEM Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

10 Rázové zkoušky Zkouška podle Charpyho Zkouška podle Charpyho Zkouška rázem v ohybu Energii k přeražení zkušebního vzorku dodá padající závaží dopadová energie 300J dopadová rychlost 4-7 m s 1 Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

11 Rázové zkoušky Tranzitní teplota Tranzitní teplota Lomové chování materiálu se mění s teplotou Přechod od křehkého k houževnatému lomu nárazová práce s rostoucí teplotou vzrůstá inflexnímu bodu křivky odpovídá tranzitní teplota Stanovení tranzitní teploty Provedení rázové zkoušky při různých teplotách Kritéria T T inflexní bod závislosti nárazové práce na teplotě T 27 teplota odpovídající smluvně stanovené hodnotě nárazové práce T 50 teplota odpovídající 50% křehkého lomu na lomové ploše Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

12 Rázové zkoušky Stanovení tranzitní teploty Tranzitní teplota Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

13 Rázové zkoušky Tranzitní teplota Křehký lom - jedna z příčin zkázy Titanicu Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

14 Rázové zkoušky Robertsonova zkouška Robertsonova zkouška Teplota zastavení trhliny Zkušební vzorek s počátečním vrubem Rázové zatížení 80 GN (8000t) Ve směru zatížení vytvořen teplotní gradient na straně dopadu závaží ochlazování na opačné straně ohřev Kritériem je teplota místa, kde se zastaví šíření trhliny Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

15 Únavové zkoušky Únava Mezní stav, při němž dojde k porušení součásti / konstrukce vlivem časově proměnných zatížení. Jev objeven v souvislosti s rozvojem železnice porušení náprav při zatížení mnohem menších než je statická pevnost August Wöhler - cyklické dynamické testy Rozhodujícím pro únavové porušení je počet cyklů (ne doba provozu) Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

16 Únavové zkoušky Dynamické zatížení Cyklické zatížení Charakteristiky Amplituda Frekvence Střední hodnota Průběh zatěžující síly Sinusoida Trojúhelník Obdélník Trapezoid A Statické B Pulsující C Míjivé D Střídavé nesouměrné E Střídavé souměrné Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

17 Wöhlerova křivka Únavové zkoušky Wöhlerova křivka Závislost meze pevnosti na počtu proběhnutých cyklů Počet cyklů zobrazen v logaritmickém měřítku Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

18 Únavové zkoušky Wöhlerova křivka Únavový lom Šíření porušení Iniciace - prvotní porušení Šíření - postupné zmenšení průřezu Při stejné síle roste napětí Dosažení meze pevnosti Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

19 Únavové zkoušky Mez únavy Dimenzování na únavu Trvalá pevnost návrh na napětí nižší než je mez únavy - napětí, které součást vydrží při neomezeném počtu cyklů Časovaná mez únavy - v návrhu se počítá s koncem únavové životnosti součásti Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

20 Tečení a relaxace Viskózní chování Časově závislé mechanické chování Elastické chování Při čistě elastickém chování je odezva napětí - deformace okamžitá Rychlost zatěžování nehraje roli a účinek je trvalý σ(t) = E ɛ(t) Reologie Obor mechaniky zabývající se viskózním chováním Viskoelastické chování Odezva materiálu na zatížení (aplikované napětí nebo deformace) je zpožděná Matematický popis viskózního chování modely s pružinou a viskózním tlumičem Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

21 Tečení a relaxace Viskózní chování Časově závislé mechanické chování Relaxace napětí Materiál zatížen konstantí deformací Elastická odezva je okamžitá - σ 0 = ɛ 0 E Elastická deformace se vlivem tečení částečně mění na plastickou σ(t) = ɛ 0 G(t) G(t) relaxační modul, klesající funkce Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

22 Tečení a relaxace Creep Creep Creep / tečení / dotvarování Materiál je zatížen napětím Elastická odezva je okamžitá - ɛ 0 = σ 0 E Působením napětí v průběhu času se hodnota deformace zvyšuje ɛ(t) = σ 0 C(t) C(t) creepová poddajnost, rostoucí funkce Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

23 Tečení a relaxace Creep Creep Příklady Ocel jen za zvýšených teplot Hliník tečení hliníkových vodičů silové elektřiny Polymerní materiály Kompozity s termoplastickou matricí Lepidla Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

24 Tečení a relaxace Relaxace napětí Relaxace napětí Relaxace napětí Materiál zatížen konstantí deformací Elastická odezva je okamžitá - σ 0 = ɛ 0 E Elastická deformace se vlivem tečení částečně mění na plastickou σ(t) = ɛ 0 G(t) G(t) relaxační modul, klesající funkce Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Zjištění creepového chování Aplikace zatížení závaží upevněné přes pákový převod Měření

25 Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Zjištění creepového chování Aplikace zatížení závaží upevněné přes pákový převod Měření deformace extenzometr Získání teplotní závislosti vzorek umístěn v teplotní komoře Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

26 Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Zjištění creepového chování Aplikace zatížení závaží upevněné přes pákový převod Měření deformace extenzometr Získání teplotní závislosti vzorek umístěn v teplotní komoře Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

27 Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Zjištění creepového chování Aplikace zatížení závaží upevněné přes pákový převod Měření deformace extenzometr Získání teplotní závislosti vzorek umístěn v teplotní komoře Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Charakteristiky tečení Mez tečení - napětí, které při dané teplotě vyvolá určitou deformaci za určitou dobu např.

28 Tečení a relaxace Creepová zkouška Creepová zkouška Charakteristiky tečení Mez tečení - napětí, které při dané teplotě vyvolá určitou deformaci za určitou dobu např. 1% za 10 5 h Mez pevnosti při tečení napětí, které při dané teplotě vyvolá za určitou dobu lom Průběh tečení Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

29 Děkuji za pozornost Reference Jíra, J., Teoretická a aplikovaná mechanika (přednášky), ČVUT, 2011 Jiroušek, O., Teoretická a aplikovaná mechanika (přednášky), ČVUT, 2013 Jiroušek, O., Material models (lectures), CTU Prague, Tomáš Doktor (18MRI1) Dynamické zkoušky 10. prosince / 26

Podobne dokumenty

Teorie plasticity. Varianty teorie plasticity. Pružnoplastická matice tuhosti materiálu

Teorie plasticity. Varianty teorie plasticity. Pružnoplastická matice tuhosti materiálu Teorie plasticity Varianty teorie plasticity Teorie plastického tečení Přehled základních vztahů Pružnoplastická matice tuhosti materiálu 1 Pružnoplastické chování materiálu (1) Pracovní diagram pro případ