Törésmechanika. Statikus törésmechanikai vizsgálatok

Átírás

1 Törésmechnik (Gykorlti segédlet) A C törési szívósság meghtározás Sttikus törésmechniki vizsgáltok A vizsgáltokt áltlábn z 1. és. ábrán láthtó úgynevezett háromontos hjlító (TPB) illetve CT róbtesteken végzik.. 1. ábr Háromontos hjlító róbtest. ábr CT róbtest

2 A bemetszett róbtesten vizsgált előtt fársztássl dott hosszúságú reedést hoznk létre. Az. terhelési módbn végzett sttikus hjlító- vgy húzóvizsgált során regisztrálják terhelőerő -elmozdulás görbéket. Az elmozdulás reedés felületeinek reedés síkjár merőleges eltávolodás róbtest homlokfelületétől Z távolságbn mérve. Ezen görbék lehetséges tíusit szemlélteti 3. ábr. 3. ábr Terhelés-elmozdulás digrmmok

3 A kiértékelés menete következő: z eltört róbtesten három mérés átlgából meghtározzuk tényleges reedéshosszt z erő-elmozdulás digrm lján meghtározzuk z F Q erő értékét Az ábrákon z 1. jelű egyenes görbe ruglms szkszánk meghosszbbítás,.jelű edig egy ennél 5 %-kl kisebb meredekségü egyenes meghtározzuk z egyezményes törési szívósság ( Q ) értékét z lábbi összefüggés szerint: hol FQ BW YW ( / ). Q 05 B : róbtest vstgság W : jellemző mérete Y ( / W ) : róbtest geometriájától függő tényező (lásd szbványt) H mért és számított geometrii, szilárdsági és törésmechniki jellemzők között fennáll következő összefüggés: (1),( W ), B γ R Q 0. hol z nygr jellemző tényező: célr: γ,5 lumíniumr: γl 4, kkor számított Q nygjellemző, zz C törési szívósság ( C Q ) 3

4 Törésmechniki méretezés Anyg ( c ) Terhelés () Geometri () Péld z lklmzásr: Egy nyomástrtó edény felületén 0 mm mély, 60 mm hosszú reedést mutttk ki. érdés: 00 br róbnyomás okozhtj-e ennek reedésnek instbil terjedését? Adtok: D 470mm v 00mm rób 00 br (0MP) c 800 Nmm -3/ R 0, 560 MP 0mm c 60mm Számítás: 1,1 πy, hol jelen esetben Y M Q Q - lktényező nomogrmmból htározhtó meg M - flvstgság és reedés kölcsönhtását figyelembe vevő tényező 4

5 A megdott dtokból: 1. A mértékdó feszültség: D * 470*0 t 13, 5MP v * c 0, v t, 0, 38 ( nomogrmmból) R 0, 0 0,1 M 00 1 Q 1,65 1, ,5 π *0 *1 1449Nmm 1,65 4. Ellenőrzés: < c Így időben állndó terhelés esetén nem következik be reedésterjedés. 3 5

6 élékenységi korrekció Abbn z esetben, h reedés csúcsánál kilkuló kélékeny zón htását nem lehet elhnygolni, z lábbi korrekciót szokták lklmzni: A feszültségintenzitási tényező z. terhelési módbn: π Y A korrekció lényege, hogy tényleges reedéshossz helyett egy effektív reedéshosszl számolnk, melynek definíciój következő: eff + r hol r kélékeny zón mérete. r 1 π R 0. A korrekció lklmzását z lábbi éldán muttjuk be: Tekintsünk egy vstg (sík lkváltozási állotbn lévő lemezt, melynek mindkét szélén egy 8mm hosszúságú reedés vn. A terhelő300 MP. Az nyg folyáshtár R MP, törési szívósság c 400 Nmm -3/. Ellenőrizzük, hogy sttikus igénybevétel esetén bekövetkezik-e reedés terjedése. Megoldás: π eff Y, hol reedést két szélén trtlmzó lemezre Y1.1. A fenti dtokkl: r π 4,53 mm. R 0. π 450 A feszültségintenzitási tényező: 300 π Nmm -3/. Mivel c reedés sttikus körülmények között nem fog terjedni. 6

7 Gykorló feldtok: 1. Egy reedés csúcsánk környezetében. terhelési mód esetén feszültségeloszlás következő lkú: YY θ θ θ πr cos sin sin (1) θ θ 3θ XX cos 1 sin sin () πr τ XY θ θ 3θ πr cos sin cos (3) Htározz meg kélékeny zónánk reedés irányáb eső méretét. Megoldás: A megfolyás illntábn yy Re, hol R e z nyg folyáshtár. A reedés irányábnθ 0. Visszhelyettesítve z (1) kéletbe: YY (4) πr Jelölje r r zt sugrt ( ez kélékeny zón x irányú mérete) mikor yy R e. Rendezés után: r 1 π R e (5). Egy hegesztett szerkezet srokvrrt mellett egy 11 mm mélységű reedést tláltk. A srokvrrt feszültségkoncentrációs tényezője α k ( t ) 4.3. Az nyg folyáshtár R e 500 MP törési szívósság c 400 Nmm 3/. Mekkor volt szerkezet törését okozó feszültség? ) A lineáris ruglms törésmechnik lklmzásávl b) A kélékenységi korrekció lklmzásávl Megoldás: A lineáris ruglms törésmechnik lklmzásávl: A mértékdó feszültség meghtározás: A srokvrrt környezetében ébredő mértékdó feszültség: g α 7

8 A feszültség intenzitási tényező: π A törés illntábn c. Ezt kihsználv: 400 g 4.3 π 11 rendezve: g MP A kélékenységi korrekció lklmzásávl A mértékdó feszültség meghtározás: A srokvrrt környezetében ébredő mértékdó feszültség: g α (1) A kélékenységi korrekció lklmzás: 1 eff + r hol: r π R A feszültségintenzitási tényező: e () π (3) ( ) ( + ) + 1 eff π r π π Re A törés illntábn c. Ezt kihsználv és helyettesítve 3. kéletbe: 400 π π Rendezés után 354 MP. Az 1. kélet felhsználásávl: g α MP. 8

9 3. Egy nyomástrtó edény flvstgság v 5mm, mértékdó tngenciális feszültség t 300 MP. Az edény nygánk folyáshtár R e 400 MP. Mekkor minimális törési szívóssággl kell hogy rendelkezzék nyomástrtó edény nyg c) A lineáris ruglms törésmechnik lklmzásávl d) A kélékenységi korrekció lklmzásávl ( r 1 π hhoz, hogy egy c 14 mm hosszúságú 5 mm mély felületi reedés z edény flán keresztülhtoljon? Megoldás: Amikor reedés flon keresztülhtol c min és kritikus reedésméret éen z edény flvstgságávl lesz egyenlő: A lineáris ruglms törésmechnik lklmzásávl: c min π v helyettesítve: 300 π Nmm -3/ c min A kélékenységi korrekció lklmzásávl: R 0. ) π ( ) ( + ) + 1 eff π r π π Re Négyzetre emelve és rendezve: π Re Amikor reedés flon keresztülhtol c min és kritikus reedésméret éen z edény flvstgságávl lesz egyenlő. nnen: 1 c min 300 π Nmm -3/