Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Podobne dokumenty
WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

Wytrzymałość Materiałów

Nauka o Materiałach. Wykład IX. Odkształcenie materiałów właściwości plastyczne. Jerzy Lis

Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Nauka o Materiałach. Wykład VI. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste i plastyczne. Jerzy Lis

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Integralność konstrukcji

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Modele materiałów

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

Integralność konstrukcji w eksploatacji

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Dekohezja materiałów. Przedmiot: Degradacja i metody badań materiałów Wykład na podstawie materiałów prof. dr hab. inż. Jerzego Lisa, prof. zw.

11. WŁASNOŚCI SPRĘŻYSTE CIAŁ

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Ćwiczenie 11. Moduł Younga

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

Zmęczenie Materiałów pod Kontrolą

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Ćw. 3. Wyznaczanie modułu Younga metodą jednostronnego rozciągania

30/01/2018. Wykład IX: Dekohezja. Treść wykładu: Dekohezja - wprowadzenie. 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie.

Wykład X: Dekohezja. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz.13

Wyboczenie ściskanego pręta

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Rodzaje obciążeń, odkształceń i naprężeń

Badania materiałów budowlanych

Politechnika Białostocka

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PĘKANIE. Dekohezja. Wytrzymałość materiałów. zniszczenie materiału pod wpływem naprężeń

Laboratorium wytrzymałości materiałów

Wytrzymałość Materiałów

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

Materiały do wykładu na temat Obliczanie sił przekrojowych, naprężeń i zmian geometrycznych prętów rozciąganych iściskanych bez wyboczenia.

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

30/01/2018. Wykład X: Właściwości cieplne. Treść wykładu: Stabilność termiczna materiałów

Teoria sprężystości F Z - F Z

Właściwości cieplne Stabilność termiczna materiałów. Stabilność termiczna materiałów

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

2. WPŁYW ODKSZTAŁCENIA PLASTYCZNEGO NA ZIMNO NA ZMIANĘ WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH METALI

Ćwiczenie 6 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA *

Wykład XI: Właściwości cieplne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Defi f nicja n aprę r żeń

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Politechnika Białostocka

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Analityczne Modele Tarcia. Tadeusz Stolarski Katedra Podstaw Konstrukcji I Eksploatacji Maszyn

Wewnętrzny stan bryły

Właściwości mechaniczne

Wytrzymałość Materiałów

SPRAWDZENIE PRAWA HOOKE'A, WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA, WSPÓŁCZYNNIKA POISSONA, MODUŁU SZTYWNOŚCI I ŚCIŚLIWOŚCI DLA MIKROGUMY.

σ c wytrzymałość mechaniczna, tzn. krytyczna wartość naprężenia, zapoczątkowująca pękanie

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 9

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Metoda Elementów Skończonych - Laboratorium

Rys. I. Zależność odkształcenia od obciążenia dla różnych rodzajów ciał stałych: I odkształcenie sprężyste, II odkształcenie plastyczne

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

Integralność konstrukcji

PODSTAWOWE REZULTATY BADAŃ DOŚWIADCZANYCH

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

STATYCZNA PRÓBA ŚCISKANIA

Ćwiczenie nr 3 Statyczna próba jednoosiowego rozciągania. Umocnienie odkształceniowe, roztworowe i przez rozdrobnienie ziarna

Integralność konstrukcji

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

BADANIE PARAMETRÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH DZIANIN LEWO-PRAWYCH WYKONANYCH Z PRZĘDZ DZIANYCH. Wojciech Pawłowski

Rozdział 5 WYBRANE ZAGADNIENIA Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW W ODNIESIENIU DO TKANEK CZŁOWIEKA

5. Indeksy materiałowe

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 2

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Naprężenia, przemieszczenia, odkształcenia Właściwości materiałów. dr hab. inż. Tadeusz Chyży Katedra Mechaniki Konstrukcji

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Spis treści Przedmowa

MATERIAŁY POMOCNICZE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Materiałoznawstwo III. Właściwości mechaniczne tworzyw polimerowych

WSTĘP DO TEORII PLASTYCZNOŚCI

Transkrypt:

Materiały Reaktorowe Właściwości mechaniczne

Naprężenie i odkształcenie F A 0 l i l 0 l 0 l l 0 a. naprężenie rozciągające b. naprężenie ściskające c. naprężenie ścinające d. Naprężenie torsyjne

Naprężenie i odkształcenie

Naprężenie i odkształcenie

Moduł Younga Naprężenie i odkształcenie są proporcjonalne ( prawo Hooka ) E

Moduł Younga Deformacja dla której naprężenie jest proporcjonalne do odkształcenia odkształcenie elastyczne Nachylenie odcinka prostoliniowego moduł elastyczności ( Younga ) E Moduł E sztywność, opór materiału na elastyczne odkształcenie Im wyższy moduł E materiał jest sztywniejszy mniejsze odkształcenie pod wpływem naprężenia. Odkształcenie elastyczne nie jest trwałe po usunięciu naprężenia materiał wraca do swojego pierwotnego kształtu.

Moduł Younga Dla niektórych materiałów ( beton, polimery )krzywa naprężenie odkształcenie nie jest liniowa. Moduł E podaje się dla wybranych wartości naprężenia.

Moduł Younga W sakli atomowej: - naprężenie elastyczne małe zmiany odległości międzyatomowych rozciąganie wiązań - moduł E miarą sił wiązań międzyatomowych E df dr r 0

Moduł Younga 0 2 2 0 r r dr U d S sztywność wiązania dla małych naprężeń 0 r 0 r S F 0 r 0 r NS siła całkowita na jedn. powierzchnię - naprężenie 0 0 0 0 r r r r S 0 0 r S E r n B r q r U 0 2 4

Moduł Younga

Moduł Younga

Moduł Younga E kompozytu V E 1 1 V2E2 Górny limit E kompozytu V 1 E 1 1 Dolny limit V E 2 2

Moduł Younga

Moduł Younga

Współczynnik Poissona Naprężenie rozciągające w kierunku osi z powoduje zadziałanie naprężń ściskających w kierunkach osi x i y. E x x y y 2G 1 G moduł ścinający ( definiowany analogicznie do modułu E naprężenie ścinające ) Dla większości metali: G = 0.4E z z

Odkształcenie plastyczne Dla większości metali deformacja elastyczna występuje tylko dla odkształceń do ok. 0.005. Większe odkształcenia powodują, że prawo Hooka przestaje obowiązywać pojawia się trwałe odkształcenie deformacja plastyczna. Deformacja plastyczna zrywanie wiązań w początkowym otoczeniu a następnie ich odbudowa w innym otoczeniu. Po usunięciu naprężenia atomy nie są wstanie wrócić do pozycji wyjściowej. Dla materiałów krystalicznych związana jest ona z ruchem płaszczyzn sieciowych ruch dyslokacji. Dla materiałów amorficznych związana jest ona z mechanizmem płynięcia lepkościowego. Umowna granica plastyczności

Odkształcenie plastyczne Większość materiałów projektuje się tak, aby występujące naprężenie w trakcie pracy nie powodowało odkształcenia plastycznego. Dla metali jako punkt graniczny (granica plastyczności) przyjmuje się początek odstępstwa od proporcjonalności (P). Niektóre stale charakteryzują się bardziej skomplikowaną zależnością naprężenie odkształcenie. Przed wystąpieniem deformacji plastycznej maleje naprężenie. Następnie pojawiają się fluktuacje. Dopiero nieco później pojawia się odkształcenie plastyczne. Jako punkt graniczny przyjmuje się wartość średnią fluktuacji.

Wytrzymałość na rozciąganie TS wytrzymałość na rozciąganie ( max. naprężenie M ).

Wytrzymałość na rozciąganie

Granica plastyczności Plastyczność miara stopnia deformacji plastycznej do momentu zerwania. Materiał, który charakteryzuje się bardzo małą lub żadną deformacją plastyczną określany jest jako kruchy. Plastyczność: - względne wydłużenie l % EL f l l 0 0 x100 - względna redukcja przekroju % RA A 0 A A 0 f x100

Granica plastyczności Fe

Granica plastyczności

Granica plastyczności

Granica plastyczności 2 E 8 0.25r E r 0 0 E 4 Teoretyczna granica Realistyczne potencjały: E 15 - ceramiki 10-1 - metale - 10-5

Moduł sprężystości Zdolność materiału do absorbowania energii podczas deformacji sprężystej, a następnie jej odzyskiwania po usunięciu naprężenia.

Twardość Miara odporności materiału na lokalną deformację plastyczną. Skala Mohsa skonstruowana na podstawie zdolności jednego minerału do zarysowywania drugiego ( 1 talk, 10 diament ).

Pękanie Rozdzielenie materiału na dwa i więcej kawałków na wskutek: = const ( wolno zmiennego w czasie ) T << temperatury topienia a. plastyczne ( złoto, ołów, polimery ) b. pośrednie c. kruche

Pękanie a. tworzenie szyjki b. formowanie małych porów c. łączenie porów w szczelinę d. propagacja szczeliny e. pęknięcie

Kruche pękanie Kruche pękanie zachodzi bez odkształcenia plastycznego w wyniku gwałtownego i niekontrolowanego rozchodzenia się szczeliny. Kierunek rozchodzenia się szczeliny jest prostopadły do kierunku naprężenia a powstała powierzchnia przełamu jest płaska. Propagacja pęknięcia poprzez ziarna Propagacja pęknięcia wzdłuż granic międzyziarnowych

Mechanika pękania Szczelina jest eliptyczna i zorientowana prostopadle do przyłożonego naprężenia: m a 2 0 t 1/ 2 Dla długich mikropęknięć: a duże, t małe -> m b.duże Naprężenie graniczne rozszerzania się szczeliny c 2E s a 1/ 2

Odporność na kruche pękanie Miara odporności materiału na kruche pękanie w obecności szczeliny: K c Y 1 Y c a

Odporność na kruche pękanie

Zmęczenie Uszkodzenie, które zachodzi w materiałach poddanych dynamicznym i zmiennym naprężeniom ( mosty, samoloty, elementy maszyn ). Zniszczenie następuje dla naprężeń dużo niższych od wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, itp. Zachodzi po okresie długiego użytkowania. Przyczyna ok. 90 % awarii urządzeń.

Zmęczenie Proces uszkodzenia przebiega w trzech etapach: 1. Powstanie pęknięcia w punkcie o wysokiej koncentracji naprężeń ( nukleacja następuje zazwyczaj na uszkodzeniach powierzchniowych ) 2. Poszerzanie się pęknięcia na wskutek powtarzających się cyklicznie naprężeń. 3. Po osiągnięciu krytycznego rozmiaru pęknięcia następuje uszkodzenie materiału.