Zagadnienia-z-Wytrzymałości-Materiałów-2015,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Zagadnienia z Wytrzymałości Materiałów 20151. Podać kryteria stosowane w tradycyjnym podejściu do wytrzymałości materiałówTradycyjne podejście do wytrzymałości materiałów opiera się na podziale materiałów zewzględu na postać wykresu rozciągania. Wyróżnia ono materiały plastyczne i kruche. Dlamateriałów plastycznych posługujemy się kryterium plastyczności, a dla materiałów kruchychkryterium pękania kruchego. Kryterium plastyczności polega na nieprzekroczeniu granicyplastyczności Relub dla materiałów niewykazujących zęba plastyczności umownej granicyplastyczności R0,2. Dla materiałów kruchych konstrukcja powinna pracować w zakresiemniejszym niż Rm. Według tradycyjnych kryteriów uszkodzeń zakresy te są bezpieczne ielement nie ulegnie uszkodzeniu. W momencie, kiedy element poddany jest obciążeniu rożnemuod jednoosiowego rozciągania posługujemy się zależnościami, które przekształcają stan złożonyz kilku naprężeń na pojedyncze naprężenie, które przyrównujemy potem w zależności od rodzajumateriału do Re, R0,2lub Rm. Dla materiałów plastycznych są to kryteria maksymalnegonaprężenia stycznego lub maksymalnej energii odkształcenia postaciowego. Dla materiałówkruchych jest to kryterium maksymalnego naprężenia normalnego lub kryterium MOHR’a.Kryteria plastyczności: np. .hipoteza Coulomba, Coulomba- MohraKryteria pękania kruchego: np. Hipoteza Tresca, Hipoteza Hubera2. Określić różnice pomiędzy współczynnikiem koncentracji naprężeń i współczynnikiemintensywności naprężeńWspółczynnik koncentracji naprężen określa stosunek naprężenia w punkcie jego koncentracji(w miejscu istnienia karbu) do naprężenia globalnego w elemencie wynikającego z jegoobciążenia. W momencie, gdy mamy do czynienia z pęknięciem promień jego zaokrągleniadąży, do 0 więc pojęcie współczynnika koncentracji naprężeń traci sens, bo dąży on donieskończoności. W związku z tym wprowadzone zostało pojęcie współczynnika intensywnościnaprężeń pokazującego i opisuje pole naprężeń (a także pole przemieszczeń) w bezpośrednimsąsiedztwie frontu szczeliny.Współczynnik koncentracji naprężenia– to stosunek wytworzonego na dnie karbunaprężeniado naprężenia normalnego- nie zależy od rodzajumateriału jest funkcją konfiguracji geometrycznej defektu i obciążenia zewnętrznego); -stosowany przy ocenie spiętrzenia naprężeń wokół koncentratorów o skończonym promieniukrzywizny (np. otworów lub karbów*) w przypadku otworów kołowych max. wartość WSP.-*jeżeli rozpatruje się szczelinę w postaci otworu eliptycznego o dużej osi 2a i małejosi2btowspółczynnikkoncentracjinaprężeńwynosi:, gdziep- promień krzywizny na końcach elipsy. Dlaszczelin ‘matematycznych’ w którychp= 0 pojęcie to traci sens bo ->.Współczynnik intensywności naprężenia K – to granica do której zmierza iloczynnaprężenia normalnego do powierzchni pęknięcia i pierwiastka kwadratowego z odległościmierzonejodfrontuszczelinypomnożonejprzezczynnik- nie zależy od rodzaju materiału jest funkcjąkonfiguracji geometrycznej defektu i obciążenia zewnętrznego); -jest miarą naprężeń wokółwierzchołka szczeliny (poprzez szczelinę należy rozumieć przypadek granicy karbu któregopromień krzywizny zmierza do zera); -posiada wartości krytyczne:- dla płaskiego stanunaprężeń- dla płaskiego stanu odkształcenia (Aby je wyznaczyć należy doświadczalniewyznaczyć siłę (lub naprężenie) oraz rozmiar szczeliny w momencie zapoczątkowania jejpropagacji)3. Pokazać na mapie mechanizmów pękania obszar zastosowania mechaniki pękaniaMechanikapękaniazajmujesięobszarempękaniakruchegotypu1.Pękanie kruche typu 1– zachodzi przy naprężeniach niższych niż granica plastyczności.Pękanie kruche typu2 – występuje powyżej mikroskopijnej granicy plastyczności ale poniżejmakroskopowej Re.Pękanie kruche typu3 –wstępuje powyżej makroskopowej Re ale poniżej Rm.4. Na czym polega pękanie kruche kontrolowane zarodkowaniem pęknięćPękanie kruche kontrolowane zarodkowaniem pęknięć – typ 2a – miejsca pęknięcia granicywytrzymałości granicą plastyczności bez globalnego uplastycznienia; do pęknięcia wystarczypojawienie się zarodków pękania:– materiał wolny od wad nie ma żadnych pęknięć; – pęknięciepowstaje podczas obciążania powyżej granicy sprężystości; – dochodzi do poślizgu w systemachłatwego poślizgu poniżej makroskopowej granicy plastyczności; – po przekroczeniu granicyplastyczności gdy pojawiają się zarodki pęknięcia – materiał pęka natychmiast. Zarodkowaniepęknięć występuje najczęściej na powierzchni materiału lub w warstwie przypowierzchniowej.Mikropęknięcia powstają na ogoł w osłabionych obszarach powierzchni gdzie pod wpływemwzajemnego działania zewnętrznych i wewnętrznych naprężeń następuje lokalne odkształcenieplastyczne. Zarodkują one wzdłuż płaszczyzn w których występują max naprężenia styczne tznpod katem 45 do kierunku max naprężenia rozciągającego. Głównym miejscem zarodkowaniapęknięć są trwałe pasma poślizgu - poniżej makroskopowej granicy plastyczności dochodzi dopoślizgu w systemach łatwego poślizgu po jej przekroczeniu pojawiają się zarodki pęknięć imateriał pęka natychmiastowo. Re<σ<Rm5. Na czym polega pękanie kruche kontrolowane rozwojem pęknięciaPękanie typu 3a: – materiał nie ma żadnych pierwotnych wad; – powstaje po przekroczeniugranicy plastyczności; – tworzy się przewężenie; – pęknięcia się rozwijają do momentu dojściado granicy odporności na pękanie – po czym materiał pęka. Tworzy się przewężenie pęknięciarozwijają się do momentu dojścia do granicy odporności na pękanie po czym materiał pęka.Rozprzestrzenianie pęknięcia kontroluje proces pękania i zachodzi w 2 stadiach: 1. -podkrytyczny wzrost pęknięcia - pęknięcie rozprzestrzenia się względnie powoli podczaszwiększania obciążenia; 2. - krytyczny wzrost pęknięcia - rozprzestrzenianie pęknięcia staje sięniekontrolowane i nie wymaga zwiększania obciążenia - stadium to kończy proces pękania.Re<σ<Rm6. Czym różni się pękanie kruche typu II i III od pękania kruchego typu IPękanie kruche typu I występuje zawsze w zakresie odkształceń sprężystych. Kontrolowane jestprzez wstępnie istniejące pęknięcia tzn. wady materiału powstałe przy jego odlewaniu, czyobróbce mechanicznej. Występują zawsze poniżej makrop. Re. Przy pękaniu kruchym typu II iIII musi dojść do odkształcenia plastycznego aby doszło do powstania zarodków pękania. [ Pobierz całość w formacie PDF ]