ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás
TRANSCRIPT
![Page 1: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás
![Page 2: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/2.jpg)
2
• Azt a jelenséget, amikor egy anyag az ismételt igénybevételek során bevitt, halmozódókárosodások hatására a folyáshatárnál kisebb terhelés esetén eltörik kifáradásnaknevezzük.
• Az anyag kifáradása törésként jelentkezik, de a kifáradás folyamata legszorosabban a képlékeny alakváltozással kapcsolatos.
• Nagyon lényeges, mert a törési káresetek kb. 70-80 %-a a kifáradással kapcsolatos. A jármőveknél ez az arány több is lehet!
![Page 3: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/3.jpg)
3
A fáradt töret jellege
két részbıl, egy kagylós, barázdáltés egy szemcsés ridegen tört részbıl áll
![Page 4: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Fáradt töretJellegzetes fáradt töret forgattyús tengelyen
• A repedés a feszültséggyőjtıhelytıl indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi.
![Page 5: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Fáradt töretBelsı anyaghibából kiinduló fáradt töret
(tányérkerék fog)
• A repedés a feszültséggyőjtıhelytıl indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi.
A károsodás kiindulása
![Page 6: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/6.jpg)
6
A kifáradásnál három részfolyamatot különböztethetünk meg
⇒repedés keletkezés
⇒repedés terjedés (lassú)
⇒instabil repedés terjedés, törés
Az ismételt igénybevételnél a feszültség általában kisebb, mint a folyáshatár
σ< Rp0,2
![Page 7: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/7.jpg)
7
A kifáradás folyamataσ< Rp0,2
• tehát a darab makroszkóposan tekintve képlékeny alakváltozást nem szenvedhet.
• De mikroszkópos szinten! Fémes anyagaink általában nem homogének és izotrópok. Változik az egyes krisztallitok orientációja, kiválások, nem fémes zárványok, anyaghibák találhatók. Az anyagban igen sok krisztallit van és ezek egyéni módon reagálnak a terhelésre.
![Page 8: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/8.jpg)
8
A kifáradás folyamataI. szakasz
A kedvezı helyzető krisztallitokbana folyáshatárnál lényegesen kisebb feszültség is megindíthatja a maradó alakváltozást. Ez a rugalmas alakváltozással összemérhetı nagyságú, 0,1 - 0,01 %. Így a kedvezı helyzető krisztallitokbancsúszósávokalakulnak ki.
Ez a jelenség legkönnyebben a felületen jöhet létre. Ezért a kifáradás szempontjából leglényegesebb a felület!
![Page 9: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Csúszósávok
a. csúszósávok nikkel ötvözetben N 200x
![Page 10: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/10.jpg)
10
A kifáradás folyamataI. szakasz
A csúszósávok vastagsága, távolsága, száma az igénybevételtıl függ. Statikus igénybevételnél a csúszósávok a terhelés növekedésével szélesednek, ismételt igénybevétel esetén azonban szélességük nem változik és az alakváltozás ezeken belül zajlik.
![Page 11: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/11.jpg)
11
A kifáradás folyamataII. szakasz, a repedés terjedése
Ha a szomszédos krisztallit is kedvezı helyzető, a szubmikroszkópos repedés terjed.
![Page 12: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/12.jpg)
12
A kifáradás folyamata II. szakasz, a repedés terjedése
Ha a mikroszkópos repedés bizonyos nagyságot elér, makroszkópos repedésséválik, és növekszik.
A növekedés a húzóigénybevétel szakaszában jön létre!
![Page 13: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/13.jpg)
13
A kifáradás folyamata II. szakasz, a repedés terjedése
A repedés ciklusonként növekszik, ami barázdák kialakulásához vezet.
![Page 14: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/14.jpg)
14
A kifáradás harmadik szakasza
Ha a terjedı repedés nagysága egy anyagra
jellemzı kritikus méretet elér az anyag ridegtöréssel
szétválik
![Page 15: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Kifáradás vizsgálataA jelenségre a múlt század
második felében vasúti tengelyek hosszabb idejőüzemelése után bekövetkezı jellegzetes törése hívta fel a figyelmet. A jelenséget Wöhler a vasúti tengelyek igénybevételének modellezésével vizsgálata.
![Page 16: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Acélok Wöhler görbéje
A Wöhler görbe két jól elkülöníthetı szakaszból áll. Az elsı ferde , meredeken esı szakaszt élettartam szakasznak, a vízszintes részt, pedig kifáradási szakasznaknevezzük. A két egyenes acéloknál 2 - 5. 106 igénybevételnélmetszi egymást.
![Page 17: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Wöhler görbeA görbe aszimptotikusan
közelít egy értékhez, így a terhelı feszültség csökkentésével , az acélokra meghatározhatóegy olyan jellemzıfeszültség, amellyel az akár végtelen sokszor terhelhetı anélkül, hogy eltörne. Ezt a feszültséget az acél kifáradási határának nevezzük. Jele: σD.
![Page 18: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Meghatározható-e minden anyagnál kifáradási határ?
nem minden anyagnak van kifáradási határa. Alumínium ötvözetek, saválló acélok, nagyszilárdságú acélok esetében a Wöhler görbe második szakasza nem vízszintes, így kifáradási határ nem értelmezhetı.
![Page 19: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/19.jpg)
19
A fárasztó vizsgálatokkal meghatározott eredmények
értékelése, használata
• A kifáradás sztohasztikus folyamat, nem lehet átlagolni! Az egy feszültségszinten végzett mérés nem a törést okozóigénybevételi számot, csak annak egy lehetséges értékét adja meg.
• Sok a véletlen tényezı
![Page 20: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Mi a megoldás?
A mérési eredményeket matematikai statisztikaimódszerekkel kiértékelve adott törési illetve túlélési valószínőséggel adhatjuk meg az adott terheléshez tartozó ismétlési számot.A matematikai statisztikai kiértékeléshez sok, feszültségszintenként legalább 10 próbatest szükséges.
![Page 21: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Az eredmények megadása
Ismétlések száma
Feszültség
![Page 22: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/22.jpg)
22
A kifáradást befolyásolótényezık
⇒a terheléstıl, külsı körülményektıl függıtényezık
⇒a darabtól függı tényezık
![Page 23: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/23.jpg)
23
A z igénybevétel típusának hatása
Az igénybevétel típusának a hatása fontos, mert jelentıs eltérést eredményez.
az anyag kifáradási határa a legkedvezıbb váltakozóhajlító (1), kisebb húzó-nyomó (2) és még kisebb váltakozó csavarás (3) esetén..
![Page 24: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Korróziós környezetA korrozív közeg a felületet károsítja, ezért
jelentısen befolyásolja a kifáradást is
korrózió nélkül
korrózióval
![Page 25: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/25.jpg)
25
A darabtól függı befolyásolótényezık
A darab felülete• A fáradt törés csírája a
felület. A darab felületén lévı hibák, feszültség koncentrátorok elısegítik a darab kifáradását.
• Fontos! A felület rontóhatása a nagyobb szilárdságú anyagoknál erıteljesebb!
![Page 26: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/26.jpg)
26
A felület hatása
• A különbözımechanikus felületi kezelések, amelyek a darab felületének közelében nyomófeszültséget eredményeznek pl. a felület görgızése, szemcseszórás, sörétezés stb. a kifáradási határt növelik. Szintén jelentısen javítják a fáradási tulajdonságokat a felületi hıkezelésekpl. a betétedzés , de különösen a nagyon vékony, kemény felületi kérget biztosító nitridálás ill. nikotrálás.
![Page 27: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Az anyag viselkedése dinamikus terhelés hatására
A szívósság vizsgálata
Az anyagok lehetnek:
• szívósak, • képlékenyek és • ridegek.
![Page 28: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Az anyag viselkedése dinamikus terhelés hatására
A szívósság vizsgálata
Az anyagok lehetnek:
• szívósak, • képlékenyek és • ridegek.
![Page 29: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Szívós vagy képlékeny anyag
a törést jelentıs nagyságú maradó alakváltozás elızi meg, ami sok energiát emészt fel. A töretfelület szakadozott, tompa fényő
![Page 30: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Rideg, nem képlékeny törés
A rideg, nem képlékeny törés esetében a törést nagyon kicsi vagy semmi maradóalakváltozás sem elızi meg, és viszonylag kevés energiát kell befektetni az anyag eltöréséhez.
![Page 31: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/31.jpg)
31
A törés folyamataAz anyag törésének folyamata• repedés keletkezésébıl • a repedés terjedésébıl, majd • az anyag végsı szétválásából áll. A repedésterjedés lehet
lassú, ilyen a kúszás és kifáradás, vagy
a terhelés növelése mellett bekövetkezı szívós törés illetve
gyors, instabil, ami alakváltozás nélküli rideg töréshez vezet
![Page 32: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Mit ıl függ egy anyag töréssel szembeni viselkedése?
függ magától az anyagtól, • annak állapotától (összetétel,
mikroszerkezet),de jelentıs mértékben függ az un.
állapottényezıktıl, • a hımérséklettıl, • a feszültségállapot jellegétıl és • az igénybevétel sebességétıl
![Page 33: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Az anyag és annak állapota 1
Rideg törésre rendkívül hajlamosak a • Kovalens vagy ionos kötéssel rendelkezı
anyagok,(alacsony kristály szimmetria)pl. kerámiák, rideg kompozitok,
nagyszilárdságú acélok,pl. edzett szerszámacélok, hexagonális rácsszerkezetőfémek, mint pl. a magnézium. Bennük a legkisebb hiba is beindíthatja a rideg törést
![Page 34: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Az anyag és annak állapota 2Szívós anyagok• fémek lapközepes köbös szerkezettelpl. az alumínium vagy a réz, a polimerek jelentıs részealakváltozásra
hajlamos, még nagy mérető hibák mellett is szívósan viselkednek.
![Page 35: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Az anyag és annak állapota 3
• Vannak olyan anyagok, mint pl. az acélok, amelyek általában szívósak, de bizonyos körülmények között ridegen törhetnek.
![Page 36: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Az állapottényezık hatása az anyagok terheléssel szembeni
viselkedésére
• a hımérsékletcsökkenése a rideg törést segíti elı, mert akadályozza a képlékeny alakváltozást.
![Page 37: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Az állapottényezık hatása az anyagok terheléssel szembeni
viselkedésére
• A feszültség állapot– három tengelyő nyomáselısegíti a képlékeny
alakváltozást.
– a három tengelyő húzás, minden anyag esetében rideg törést eredményez .Ugyancsak a rideg törést segíti elı a többtengelyő feszültségi állapot, a bemetszések, a belsı anyaghibák.
![Page 38: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Az állapottényezık hatása az anyagok terheléssel szembeni
viselkedésére
• Az igénybevétel sebességéneknövelése bizonyos tartományon belül a ridegséget segíti elı, hiszen az alakváltozás a diszlokációkmozgása, és ahhoz idı kell.
• Nagyon nagy alakítási sebességek esetén a fémek képlékenyen viselkednek.
![Page 39: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Szívós vagy rideg?
A szívósság vagy ridegtöréssel szembeni ellenállás vizsgálata
![Page 40: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Ridegtörési problémák
• Az olyan anyagok, mint az acélok bizonyos körülmények között ridegen törhetnek. A jelenségre, hogy az acéloknál bizonyos körülmények között nem ad elegendı biztonságot a hagyományos méretezés, katasztrófák hívták fel a figyelmet.
![Page 41: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Ridegtörési esetekHidak• pl. 1923 Kína vasúti híd• 1938 Németország új autópálya híd• 1930-40 Belgium hegesztett híd 50 db 25
mm széles 2 m hosszú repedés• 1951 Kanada 4 db 50 m-es nyílás a
folyóba szakadt• Lánchíd a saját súlyuk alatt leszakadtak
az elemek
![Page 42: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Ridegtörési esetek
Tartályok• 1919 Boston melaszos tartály• 1944 USA -162 C°-os földgáz tartály• 1944 New York 20 m átmérıjő H2 tartály
20 darabra• 1950 Répcelak
![Page 43: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Ridegtörési esetek
Hajók• 1946-ig 4694 hajóból minden 5.• Liberty 1100 darabból 400 sérült, 16 db
kettétört
![Page 44: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/44.jpg)
44
![Page 45: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/45.jpg)
45
A katasztrófákban közös volt⇒a nagymérető szerkezetek elızetes
alakváltozás nélkül törtek,⇒a terhelés jóval a megengedett terhelés alatt
volt,⇒a repedés nagysebességgel terjedt,⇒a katasztrófák minden esetben hidegben
következtek be,⇒az anyagok a hagyományos vizsgálatoknak
(ReH, Rm, A, Z, HB) megfeleltek.
![Page 46: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/46.jpg)
46
A megfigyelésekbıl leszőrhetıvolt
hogy a nagy mérető, hidegben üzemelı, dinamikusan igénybevett szerkezetek esetében a hagyományos méretezés nem nyújt elegendı biztonságot.
![Page 47: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/47.jpg)
47
A ridegtöréssel szembeni ellenállás vizsgálata
• A rideg töréssel szembeni biztonság vizsgálata, tehát azt jelenti, hogy meghatározzuk, hogy adott anyag és szerkezet, milyen feltételek esetén fog szívósan illetve ridegen viselkedni.
• A probléma több oldalról is megközelíthetı.
⇒a szívósság ellenırzése az átmeneti hımérséklet alapján,,
⇒törésmechanika.
![Page 48: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/48.jpg)
48
A szívósság ellenırzése az átmeneti hımérséklet alapján
Charpy féle ütıvizsgálat
Az ütve hajlító vizsgálat (MSZ EN 10045-1) célja az anyag dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása. A dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállás a szívósság.
![Page 49: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Charpy vizsgálat
• A próbatest 10x10x55 mm mérető és 2 mm mély V (vagy U alakú) bemetszéssel van ellátva
![Page 50: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Charpy vizsgálat
![Page 51: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/51.jpg)
51
Charpy vizsgálat
A kísérlet során a próbatestben elnyelt munka az ütımunka
K = Gr(ho - h1) [[[[J]]]]
![Page 52: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/52.jpg)
52
Mit ıl függ az ütımunka?
• Az ütımunkát V alakú bemetszéssel ellátott próbatesten KV -vel illetve U alakú bemetszéssel ellátott próbatesten KU-val jelöljük.
KV <<<< KU illetve KCV <<<< KCU
![Page 53: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/53.jpg)
53
Mit ıl függ az ütımunka?
A hımérsékletfüggvényében felvett ütımunka görbék lehetıvé teszik a szívós és a rideg állapot közötti átmenet hımérsékleténekkijelölését.
![Page 54: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/54.jpg)
54
KV üt ımunka különbözıanyagoknál
rideg szívós
L.k.k. T.k.k.
11
rideg szívós
Nagy szilárdságú anyagok
L.k.k. T.k.k.
![Page 55: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/55.jpg)
55
Törésmechanika• A törésmechnika feltételezi, hogy a
gyakorlatban elıforduló anyagok minden esetben tartalmaznak hibákatés azt vizsgálja, hogy milyen feltételek esetén kezdenek el ezek a hibák instabil vagy katasztrofális módon terjedni.A megválaszolandó kérdés tehát az, hogy :
⇒adott feszültségi állapotban mekkora lehet a hiba,
⇒adott hiba, milyen feszültségi állapotban kezd el instabilan terjedni.
![Page 56: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/56.jpg)
56
Az anyagok szívósságának vizsgálata
Törésmechanika• A vizsgálatokkal olyan, méretezésre is
alkalmas anyagjellemzıket ( KIC és COD, GIc) határozhatunk meg, amelyek a külsıterhelés és a szerkezetben megengedhetı
hibaméret között állítanak fel összefüggést, és alkalmasak annak eldöntésére, hogy adott anyagból, adott hibamérettel rendelkezı szerkezet adott terhelés mellett ridegen törik-e.
![Page 57: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/57.jpg)
57
Fajlagos törési szívósság KIc
K Ic
EGaK ccIc== πσ
![Page 58: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/58.jpg)
58
A törésmechanika alkalmazása
Kszerk≤≤≤≤ KIc
![Page 59: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/59.jpg)
59
A hibaméret és az elıfordulás, a kimutathatóság gyakoriságának kapcsolata
![Page 60: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Termikus tulajdonságok
• A szilárd anyagok az olvadásilletve amorf anyagok esetében a lágyuláspontfelett nem használhatók, mivel megolvadnak.
• Az olvadáspont, a megolvasztáshoz szükséges hıenergia a kötési energiafüggvénye.
![Page 61: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/61.jpg)
61
Termikus tulajdonságok
• A szilárd anyagok alkalmazásánál nem elhanyagolható az idı tényezı sem!
Az alakváltozás, az idı és a hımérséklet kapcsolata
![Page 62: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/62.jpg)
62
• Megállapíthatjuk tehát, hogy a legtöbb szerkezeti anyag esetében az alakváltozás kis hımérsékleten csak a terheléstıl függ εεεε = f(σσσσ),
• míg a kúszást elıidézı hımérséklet fölött az alakváltozás függvénye a feszültségnek, az idınek és természetesen a hımérsékletnek
εεεε = f(σσσσ,t,T)fémeknélT >>>> 0,3 - 0,4 Thomológ
kerámiáknál T >>>> 0,4 - 0,5 Thomológ• ahol T a hımérséklet C°°°°-ban , Thomológ, pedig az anyag K-ben
kifejezett olvadás pontja.
![Page 63: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/63.jpg)
63
A kúszás jelensége• Magasabb hımérsékleten
állandó terhelés hatására kialakuló folyamatos alakváltozás, mely hosszúidı múlva a darab károsodását, törését is eredményezheti.
• A jelenség a folyáshatárnál kisebb feszültség esetén is végbemegy.
![Page 64: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/64.jpg)
64
A terhelés és a hımérséklet hatása
![Page 65: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Mikor kell a méretezésnél a kúszással számolni?
Szerkezeti acél
![Page 66: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/66.jpg)
66
A kúszás vizsgálata 1• Kúszáshatár: a próbatest eredeti
keresztmetszetére számított feszültség , amely adott hımérsékleten adott idı alatt elıírt értékő(legtöbbször 1 % ) alakváltozást okoz. Jele: R és indexben a maradó nyúlás %-a az idı órában és a hımérséklet C°-ban. pl. R1/10 000/550
• A kúszáshatárt abban az esetben használják méretezésre, ha az alkatrész megengedhetı
alakváltozása korlátozott. pl. turbina lapát
![Page 67: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/67.jpg)
67
A kúszás vizsgálata 2• Idıszilárdság: a próbatest eredeti
keresztmetszetére számított feszültség, amely adott idı múlva, adott hımérsékleten törést okoz. Jele: Rm és indexben a hımérséklet és az idıpl. Rm/10 000/550
• Az idıszilárdság megfelelı biztonsági tényezıvel alkalmazandó pl. kazáncsövek anyagainak méretezésére. De tipikus eset az izzók wolfram szála is, amikor a törés nincs megengedve adott idın belül .
![Page 68: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/68.jpg)
68
Hıtágulás
• lineáris (∆L vagy ∆d egyirányú)
• térfogati (∆V háromirányú) hıtágulást.
• A hıtágulást mértéke
∆L=α Lo ∆T
∆V = β V0 ∆T
![Page 69: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/69.jpg)
69
Hıvezetıképesség
• A hı terjedése a szilárd anyagokban hıvezetéssel történik.
• Az ötvözı és szennyezıelemek a hıvezetıképessséget csökkentik.
![Page 70: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/70.jpg)
70
Elektromos és mágneses tulajdonságok
• A fajlagos ellenállás(ρρρρ,ΩΩΩΩ.m) illetve a reciproka a fajlagos elektromos vezetı képesség (σσσσ) az anyagok elektromos töltésátvivı képességét jellemzi.
• Az anyagok a fajlagos ellenállás alapján csoportosíthatók, mint
•vezetık• félvezetık•szigetelık
![Page 71: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/71.jpg)
71
• A vezetık szabad töltéshordozókat tartalmaznak pl. a fémek, a karbidkerámiák, grafit ) A villamos ellenállásuk ρ ≈10-8 Ω.m. Az ellenállás az ötvözés, a szennyezés illetve a hımérséklet hatására nı.
• A félvezetık elmozdulni képes elektron-lyuk párokat tartalmaznak (pl. Si, Ge, As, Se, Te, P, S). A villamos ellenállásuk ρ ≈10-1- 106 Ω.m. A tiszta szerkezeti félvezetık (intrinsic) ellenállása a hımérséklet növekedésével csökken, míg a szennyezett, adalékolt (extrinsic) félvezetıké a hımérséklettıl gyakorlatilag független.
![Page 72: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/72.jpg)
72
• A szigetelık szabad töltéshordozókat nem, de elektromosan polarizált dipólusokat tartalmaznak pl mőanyagok, oxid és nitridkerámiák, gyémánt. A ρ ≈106- 1016 Ω.m. Az oxidkerámiák fajlagos ellenállása a hımérséklet növelésével csökken.
![Page 73: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/73.jpg)
73
A szerkezeti anyagok villamos
ellenállása
![Page 74: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Mágneses tulajdonságok• Mágneses erıtérben valamilyen kölcsönhatást
minden anyag mutat. Az anyagban kialakulómágneses indukció Baz azt létrehozó H mágneses térerısségtıl és az anyagi jellemzıktıl függ. Az anyag fontos jellemzıje a mágneses szuszceptitás(χχχχ a mágnesezhetıségre valóérzékenység) és a µµµµ mágneses permeabilitás, amely azt fejezi ki, hogy hányszor nagyobb B-t tud létrehozni H az anyagban a vákuumhoz képest, vagyis, hogy az anyag milyen mértékben képes erısíteni a mágneses mezıt
![Page 75: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/75.jpg)
75
A mágneses térben valóviselkedés alapján az anyagok
lehetnek
•diamágnesesek• A diamágneses anyagok(pl. Au, Ag, Si, P,
S, Cu, Zn, Ge, Hg, gyémánt, szerves vegyületek) χχχχ= -10-7 … -10-5<<<<ill. χ<χ<χ<χ< 1; µµµµr<<<<1, azaz a mágnesezettség a külsı térrel ellentétes, a mágneses tér hatását gyengítik.
![Page 76: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/76.jpg)
76
A mágneses térben valóviselkedés alapján az anyagok
lehetnek•paramágneses
• A paramágneses anyagok(pl. Al, Pt, Mg, Ti, Cr, Mn, Mo, W ) esetében χχχχ=10-5-10-1<<<<ill. χ<χ<χ<χ< 1; µµµµr<<<<1. Ezek a külsı térrel megegyezı irányú, a mágnesezı tér hatását csekély mértékben erısítı hatást fejtenek ki. Az ilyen anyagokban nagyobb az indukcióvonalak sőrősége, mint rajtuk kívül.
• .
![Page 77: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/77.jpg)
77
A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek
•ferromágneses• pl. Fe, Co, Ni , amelyχ= 10 … 106=f(H)>>0 és
µr≥103. A mágnesezettség a külsı térrel megegyezıés azt jelentısen erısíti.
![Page 78: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/78.jpg)
78
Ferromágneses anyagok• Fontos tulajdonság a
mágneses hiszterézis, az, hogy a B a külsı H-t az anyagban csak késéssel követi, és egy teljes átmágnesezési ciklust leíróhiszterézis hurkoteredményez, aminek területe arányos a hıvéalakuló befektetett energiával, az átmágnesezési veszteséggel.
![Page 79: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/79.jpg)
79
Ferromágneses anyagokMágnesesen lágy
• A lágymágnesesanyagokat elektromágnesek és transzformátorok vasmagjaként, mágneses árnyékolóként alkalmazzák
![Page 80: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/80.jpg)
80
Ferromágneses anyagokMágnesesen kemény
• a kemény mágneses anyagokat állandómágnesként (pl. villanymotorokhoz, hangszórókhoz stb. ) alkalmazzák
![Page 81: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/81.jpg)
81
Optikai tulajdonságok
• Az anyagok optikai tulajdonságai alatt a fénnyel (fotonnyalábbal) való kölcsönhatást értjük.
• Valamely anyag átlátszó, ha a belsejében gyakorlatilag nem jön létre fotonelnyelıdés, a fényelnyelés (abszorpció) és a visszaverıdés (reflexió) gyakorlatilag elhanyagolható. Ilyen pl. az amorf üveg. Ha az anyag a keverék fehér fény meghatározott hullámhosszú részét elnyeli (szelektív abszorpció) az anyag színesneklátszik.
![Page 82: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/82.jpg)
82
Optikai tulajdonságok
• Az optikailag áttetszı anyagokon a fény diffúz módon hatol át, vagy a belsejében erısen szóródik, ezeken átnézve a kép nem éles. pl. részben kristályos mőanyagok.
• Az optikailag átlátszatlananyagon a fénysugár csak abszorbeálódik vagy reflektálódik. pl. fémek
![Page 83: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/83.jpg)
83
Optikai tulajdonságok
Az anyagok fontos mutatói a fényáteresztési, az elnyelési és a visszaverıdési tényezı,
amelyek egymás rovására változnak és összegük 1
![Page 84: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/84.jpg)
84
Akusztikai tulajdonságok
• a szerkezeti anyagoknak a mechanikai rezgésekkel való kölcsönhatásátértjük. A hang a szilárd anyagokban egyenes vonalban állandó sebességgel terjed, és sebessége az anyag rugalmas jellemzıin kívül a hımérséklettıl és a nedvességtartalomtól függ, a frekvenciától nem.
![Page 85: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/85.jpg)
85
A hang terjedési sebessége
( )( )ννν
ρ 211
1EvL −+
−=
( )νρ +=
12
1EvT
![Page 86: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/86.jpg)
86
Anyag Longitudinális hullám Tranzverzális hullám terjedési sebessége
m/sec
Ötvözetlen alumínium 6320 3120Ötvözetlen kiskarbontartalmú acél
5930 3230
Ausztenites acél kb. 5800Lemezgrafitosöntöttvas
3500- 5300
Gömbgrafitosöntöttvas
5300 - 5800
Jég 4260 2560Víz (20C°°°°-os) 1483Levegı 333
![Page 87: Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012101/6169f13e11a7b741a34d1481/html5/thumbnails/87.jpg)
87
Akusztikai tulajdonságok
• Az olyan közeget, amelyben a hanghullámok terjedése nagyobb akusztikailag ritkább , amelyben kisebb akusztikailag sőrőbbanyagnak nevezzük.