Dynamicke zkousky materialu
Tomas Doktor
K618 - Materialy 1
10. prosince 2013
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 1 / 26
Rozdelenı mechanickych zkousek
1 Rozdelenı mechanickych zkousek
2 Lomova mechanika3 Razove zkousky
Razova houzevnatostZkouska podle CharpyhoTranzitnı teplotaRobertsonova zkouska
4 Unavove zkouskyDynamicke zatızenıWohlerova krivkaMez unavy
5 Tecenı a relaxaceViskoznı chovanıCreepRelaxace napetıCreepova zkouska
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 2 / 26
Rozdelenı mechanickych zkousek
Rozdelenı mechanickych zkousek
Casova zavislostStaticke
Staticka zkouska tahem,ohybem, krutem,smykemZkousky tvrdosti
DynamickeUnavoveRazoveCreepove (tecenı)
Vliv na zkouseny vzorekDestruktivnı
Zkousky materialuZıskame obecnevlastnosti materialu
NedestruktivnıZkousky konstrukcıZıskame mechanickechovanı dane konstrukceDefektoskopie
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 2 / 26
Pripomenutı - staticka zkouska tahem
Uplny popis chovanı materialu (elasticke i plasticke)Younguv modul (E), mez kluzu (Rp0.2), mez pevnosti (Rm), taznost(A), kontrakce (Z )
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 3 / 26
Pripomenutı - houzevnatost
Prace [J = N · m] potrebna na porusenı materialuV F − u diagramu - absolutnı mıra prace W =
∫ lom0 F · du
V σ − ε diagramu - prace vztazena na jednotku objemuλ =
∫ lom0 σ · dε - HOUZEVNATOST
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 4 / 26
Lomova mechanika
Lomova mechanika
Objasnenı prıcin vzniku a sırenı lomu pri nızkych teplotach anapetı hluboko pod mezı pevnostiPopis sırenı defektu a podmınek jejich zastavenıLom
meznı stav konstrukceprostorove a casove nehomogennı proces
Etapy lomuIniciace
lokalizovana porusenı zpusobujıcı koncentrace napetı
Sırenıpropojovanı lokalnıch porusenı
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 5 / 26
Lomova mechanika
Lom
Fraktografie
Popis vznikle lomove plochysnımky lomove plochy porızene optickou nebo elektronovoumikroskopiıprostorove a casove nehomogennı proces
Rozdelenı lomu z hlediska fraktografie
Tvarny (houzevnaty) lomvyzaduje velke mnozstvı energie (z duvodu velke houzevnatostimaterialu)zavisı na maximalnı smykove slozce napetı
Stepny (krehky) lommale mnozstvı deformacnı energiezavisı na maximalnı tahove slozce napetı
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 6 / 26
Lomova mechanika
Mody namahanı
Mod I - tahovyMod II - smykovy rovinnyMod III - smykovyantirovinny
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 7 / 26
Razove zkousky Razova houzevnatost
Razova houzevnatost
Odolnost proti krehkemulomu
energie potrebna kvytvorenı lomove plochy
Narazova prace - energiepotrebna k prerazenınormovaneho vzorku [J]Vrubova houzevnatost -energie potrebna kprerazenı normovanehovzorku vztazena naprerazenou plochu [J · m−2]
starsı charakteristika
Vytvorena lomova plocha(nahore: ocel, dole: hlinık),porızeno SEM
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 8 / 26
Razove zkousky Zkouska podle Charpyho
Zkouska podle Charpyho
Zkouska razem v ohybuEnergii k prerazenızkusebnıho vzorku dodapadajıcı zavazı
dopadova energie 300Jdopadova rychlost 4-7m · s−1
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 9 / 26
Razove zkousky Tranzitnı teplota
Tranzitnı teplota
Lomove chovanı materialu se menı s teplotouPrechod od krehkeho k houzevnatemu lomu
narazova prace s rostoucı teplotou vzrustainflexnımu bodu krivky odpovıda tranzitnı teplota
Stanovenı tranzitnı teploty
Provedenı razove zkousky pri ruznych teplotachKriteria
TT inflexnı bod zavislosti narazove prace na teploteT27 teplota odpovıdajıcı smluvne stanovene hodnote narazovepraceT50 teplota odpovıdajıcı 50% krehkeho lomu na lomove plose
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 10 / 26
Razove zkousky Tranzitnı teplota
Stanovenı tranzitnı teploty
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 11 / 26
Razove zkousky Tranzitnı teplota
Krehky lom - jedna z prıcin zkazy Titanicu
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 12 / 26
Razove zkousky Robertsonova zkouska
Robertsonova zkouska
Teplota zastavenı trhliny
Zkusebnı vzorek s pocatecnımvrubemRazove zatızenı 80 GN(8000t)Ve smeru zatızenı vytvorenteplotnı gradient
na strane dopadu zavazıochlazovanına opacne strane ohrev
Kriteriem je teplota mısta, kdese zastavı sırenı trhliny
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 13 / 26
Unavove zkousky
Unava
Meznı stav, pri nemz dojde k porusenı soucasti / konstrukcevlivem casove promennych zatızenı.
Jev objeven v souvislosti s rozvojemzeleznice
porusenı naprav pri zatızenımnohem mensıch nez je statickapevnostAugust Wohler - cyklickedynamicke testy
Rozhodujıcım pro unavove porusenıje pocet cyklu (ne doba provozu)
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 14 / 26
Unavove zkousky Dynamicke zatızenı
Cyklicke zatızenı
CharakteristikyAmplitudaFrekvenceStrednı hodnota
Prubeh zatezujıcı sılySinusoidaTrojuhelnıkObdelnıkTrapezoid
A StatickeB PulsujıcıC MıjiveD Strıdave nesoumerneE Strıdave soumerne
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 15 / 26
Unavove zkousky Wohlerova krivka
Wohlerova krivka
Zavislost meze pevnosti na poctu probehnutych cykluPocet cyklu zobrazen v logaritmickem merıtku
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 16 / 26
Unavove zkousky Wohlerova krivka
Unavovy lom
Sırenı porusenı
Iniciace - prvotnı porusenıSırenı - postupne zmensenı prurezu
Pri stejne sıle roste napetı
Dosazenı meze pevnosti
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 17 / 26
Unavove zkousky Mez unavy
Dimenzovanı na unavu
Trvala pevnostnavrh na napetınizsı nez je mezunavy - napetı,ktere soucastvydrzı prineomezenempoctu cyklu
Casovana mez unavy- v navrhu se pocıta skoncem unavovezivotnosti soucasti
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 18 / 26
Tecenı a relaxace Viskoznı chovanı
Casove zavisle mechanicke chovanı
Elasticke chovanıPri ciste elastickem chovanı je odezva napetı - deformaceokamzita
Rychlost zatezovanı nehraje roli a ucinek je trvaly σ(t) = E · ε(t)
Reologie
Obor mechaniky zabyvajıcı se viskoznım chovanım
Viskoelasticke chovanıOdezva materialu na zatızenı (aplikovane napetı nebo deformace)je zpozdenaMatematicky popis viskoznıho chovanı
modely s pruzinou a viskoznım tlumicem
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 19 / 26
Tecenı a relaxace Viskoznı chovanı
Casove zavisle mechanicke chovanı
Relaxace napetı
Material zatızen konstantıdeformacıElasticka odezva je okamzita -σ0 = ε0 · EElasticka deformace se vlivemtecenı castecne menı naplastickou σ(t) = ε0 · G(t)G(t) relaxacnı modul, klesajıcıfunkce
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 20 / 26
Tecenı a relaxace Creep
Creep
Creep / tecenı / dotvarovanı
Material je zatızen napetımElasticka odezva je okamzita -ε0 = σ0
E
Pusobenım napetı v prubehucasu se hodnota deformacezvysuje ε(t) = σ0 · C(t)C(t) creepova poddajnost,rostoucı funkce
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 21 / 26
Tecenı a relaxace Creep
Creep
PrıkladyOcel
jen za zvysenych teplotHlinık
tecenı hlinıkovych vodicusilove elektriny
Polymernı materialyKompozity s termoplastickoumatricıLepidla
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 22 / 26
Tecenı a relaxace Relaxace napetı
Relaxace napetı
Relaxace napetı
Material zatızen konstantıdeformacıElasticka odezva je okamzita -σ0 = ε0 · EElasticka deformace se vlivemtecenı castecne menı naplastickou σ(t) = ε0 · G(t)G(t) relaxacnı modul, klesajıcıfunkce
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 23 / 26
Tecenı a relaxace Creepova zkouska
Creepova zkouska
Zjistenı creepoveho chovanıAplikace zatızenı
zavazı upevnene prespakovy prevod
Merenı deformaceextenzometr
Zıskanı teplotnı zavislostivzorek umısten v teplotnıkomore
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 24 / 26
Tecenı a relaxace Creepova zkouska
Creepova zkouska
Zjistenı creepoveho chovanıAplikace zatızenı
zavazı upevnene prespakovy prevod
Merenı deformaceextenzometr
Zıskanı teplotnı zavislostivzorek umısten v teplotnıkomore
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 24 / 26
Tecenı a relaxace Creepova zkouska
Creepova zkouska
Zjistenı creepoveho chovanıAplikace zatızenı
zavazı upevnene prespakovy prevod
Merenı deformaceextenzometr
Zıskanı teplotnı zavislostivzorek umısten v teplotnıkomore
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 24 / 26
Tecenı a relaxace Creepova zkouska
Creepova zkouska
Charakteristiky tecenı
Mez tecenı - napetı, ktere pri dane teplote vyvola urcitoudeformaci za urcitou dobu
napr. 1% za 105hMez pevnosti pri tecenı
napetı, ktere pri dane teplote vyvola za urcitou dobu lom
Prubeh tecenı
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 25 / 26
Dekuji za pozornost
Reference
Jıra, J., Teoreticka a aplikovana mechanika (prednasky), CVUT,2011Jirousek, O., Teoreticka a aplikovana mechanika (prednasky),CVUT, 2013Jirousek, O., Material models (lectures), CTU Prague, 2011http://www.techno-mat.cz
Tomas Doktor (18MRI1) Dynamicke zkousky 10. prosince 2013 26 / 26