Mechanikai tulajdonságok



Hasonló dokumentumok
A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai

A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai. Kalmár Emília ÓE Kandó MTI

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS GÉPELEMEK KÁROSODÁSA

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Szilárd testek rugalmassága

Polimerek vizsgálatai

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Polimerek vizsgálatai 1.

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

12. Polimerek anyagvizsgálata 2. Anyagvizsgálat NGB_AJ029_1

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2007/08. Károsodás. Témakörök

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Tartószerkezetek modellezése

Toronymerevítık mechanikai szempontból

5. Az acélszerkezetek méretezésének különleges kérdései: rideg törés, fáradás. BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

ahol m-schmid vagy geometriai tényező. A terhelőerő növekedésével a csúszó síkban fellép az un. kritikus csúsztató feszültség τ

TARTÓSZERKEZETEK II. VASBETONSZERKEZETEK

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

merevség engedékeny merev rugalmasság rugalmatlan rugalmas képlékenység nem képlékeny képlékeny alakíthatóság nem alakítható, törékeny alakítható

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

Reológia Mérési technikák

A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata

Magasépítési öszvérfödémek numerikus szimuláció alapú méretezése

1.2. Mozgó, hajlékony és rugalmas tengelykapcsolók.

4. POLIMEREK SZAKÍTÓ VIZSGÁLATA

Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás)

1.9. A forgácsoló szerszámok éltartama

Mechanikai tulajdonságok és vizsgálatuk

LABMASTER anyagvizsgáló program

Atomerőművi anyagvizsgálatok. 2. előadás: Roncsolásos anyagvizsgálati eljárások elvének ismertetése I. rész (a jegyzet 4.

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Fafizika 9. elıad NYME, FMK,

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT

HELYI TANTERV. Mechanika

A.2. Acélszerkezetek határállapotai

Pro/ENGINEER Advanced Mechanica

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

A beton kúszása és ernyedése

5. Az acélszerkezetek méretezésének különleges kérdései: rideg törés, fáradás.

A talajok összenyomódásának vizsgálata

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Lemez- és gerendaalapok méretezése

Anyagvizsgálati módszerek

Szilárd anyagok mechanikája. Karádi Kristóf Fogorvosi biofizika Biofizikai Intézet, PTE ÁOK

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK TÉMAKÖRÖK

Öntött Poliamid 6 nanokompozit mechanikai és tribológiai tulajdonságainak kutatása. Andó Mátyás IV. évfolyam

Mechanikai tulajdonságok Statikus igénybevétel. Nyomó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása

Tartószerkezetek modellezése

Mőködési elv alapján. Alkalmazás szerint. Folyadéktöltéső nyomásmérık Rugalmas alakváltozáson alapuló nyomásmérık. Manométerek Barométerek Vákuummérık

Anyagvizsgálat I. 1. oldal

Építőanyagok I - Laborgyakorlat. Fémek

Anyagismeret I. A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT (MSc.)

XT - termékadatlap. az Ön megbízható partnere

ANYAGSZERKEZETTAN ÉS ANYAGVIZSGÁLAT SZAKÍTÓVIZSGÁLAT

Gépipari minőségellenőr Gépipari minőségellenőr

A mechanika egyes felvonós vonatkozásai

A HDPE és EPDM geomembránok összehasonlító vizsgálata környezetvédelmi alkalmazhatóság szempontjából

Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése. Szőcs András. Budapest, IV. 29.

Anyagismeret és anyagvizsgálat. Kovács Attila

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Élelmiszerek, zöldségek, gyümölcsök reológiája

1.1. A tengelykapcsolók feladata, csoportosítása és általános méretezési elvük. Merev tengelykapcsolók.

Anyagismeret a gyakorlatban (BMEGEPTAGA0) SZAKÍTÓVIZSGÁLAT

3. POLIMEREK DINAMIKUS MECHANIKAI VIZSGÁLATA (DMA )

12.A 12.A. A belsı ellenállás, kapocsfeszültség, forrásfeszültség fogalmának értelmezése. Feszültséggenerátorok

Polimerek reológiája

Szilárdsági számítások. Kazánok és Tüzelőberendezések

Mechanikai tulajdonságok és vizsgálatuk 1-2

Szakítás BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR POLIMERTECHNIKA TANSZÉK POLIMEREK SZAKÍTÓVIZSGÁLATA

Ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM MINTAFELADAT (MSc.)

Korrodált acélszerkezetek vizsgálata

BME ANYAGTUDOMÁNY ÉS. Mechanikai anyagvizsgálat. Szakítóvizsgálat. A legelterjedtebb roncsolásos vizsgálat

3) Mit fejez ki az B T DBdV kifejezés, és mi a fizikai tartalma a benne szereplő mennyiségeknek?

Géprajz gépelemek II. II. Konzultáció ( )

EC4 számítási alapok,

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

Szakítás BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR POLIMERTECHNIKA TANSZÉK POLIMEREK SZAKÍTÓVIZSGÁLATA

Kecskeméti Főiskola GAMF Kar. Poliolefinek öregítő vizsgálata Szűcs András. Budapest, X. 18

TERMÉKSZIMULÁCIÓ I. 9. elıadás

Tevékenység: Követelmények:

Polimerek reológiája

Szádfal szerkezet ellenőrzés Adatbev.

EGYIRÁNYBAN ER SÍTETT KOMPOZIT RUDAK HAJLÍTÓ KARAKTERISZTIKÁJÁNAK ÉS TÖNKREMENETELI FOLYAMATÁNAK ELEMZÉSE

KÉPLÉKENYALAKÍTÁS ELMÉLETI ALAPJAI

Átírás:

5.1. Igénybevételek 5.1.1. Igénybevételek fajtái Mechanikai tulajdonságok Kalmár Emília A mőszaki gyakorlatban alkalmazott anyagokra különbözı igénybevételek hatnak. Az igénybevételek elemzésére szükség van. az alkalmazott anyagok tulajdonságainak meghatározásához, az igénybevételek hatására keletkezett károsodási folyamatok megértéséhez, a szerkezet mőködési funkciójához megfelelı anyagok kiválasztásához. Az alkalmazott anyagokra ható igénybevételek lehetnek: teljes térfogatra ható igénybevételek: - mechanikai igénybevételek, - termikus igénybevételek, - sugárfizikai igénybevételek, felületre ható igénybevételek: - sugárfizikai igénybevételek (felületre hatók is), - kémiai igénybevételek, - biológiai igénybevételek, - tribológiai igénybevételek. 5.1.2 Felületre ható igénybevételek A mőszaki termékek külsı felületére, ha semmiféle igénybevétel nem hat, akkor is érintkezik a környezettel és az éghajlati hatások is igénybevételként kezelhetık. A felületek ezek hatására szennyezıdhetnek, a környezetben lévı gáznemő anyagok adszorpciója zajlik le és jelentkezik az elhasználódás. A hımérsékleti változások, a környezetbıl érkezı különféle sugárzások, a villamos áram hatásai (pl.: szigetelések, villamos érintkezık) további felületi terhelést jelenthetnek. A felületek ennek eredményeként passziválódnak, megindul az oxidálódás, revésedés. A mőszaki termékeink nagy része üzemszerően érintkezik folyadékokkal. Ilyen felületei vannak a tartályoknak, tároló edényeknek kapcsolatba kerülnek olyan folyadékkal, amelyek nyugalomban vannak. Ezek a felületek elektrokémiai igénybevételeknek vannak kitéve. Elektrolízis, korróziós folyamatok indulhatnak meg a felületeken. Gyakoribb eset, amikor a környezet és a mőszaki termékek egymáshoz képest elmozdulnak. Ilyenkor a viszonylagos mozgás, mint folyadékáramlás vehetı számba. Ez az áramlási igénybevétel. A felületek eróziója indul meg, nagy sebességnél kavitációs károsodás tapasztalható. Ilyen jellegő meghibásodást elıször hajólapátok felületein tapasztaltak. Nagy sebességgel áramló folyadékokban, amikor a folyadékokban keletkezett gızbuborékok szétpattannak, hirtelen nyomáshullámot hoznak létre, és ezek megsértik a felületet. A kavitáció kemény kopogó hangot ad. Jelenleg nem ismerünk olyan anyagot, amely a kavitációnak ellenáll. Mozgó ellendarabokkal érintkezı felületek (pl.: csapágyak, fékek, hajtómővek) tribológiai, súrlódási igénybevételnek vannak kitéve. A felületek károsodnak, ez a károsodás lehet az érintkezésbıl eredı kopás, torzulás. 1

A mikroorganizmusokkal érintkezı felületeken az élı szervezetek megtelepedhetnek a felületeken, a felületeket vegyi hatások is érhetik ennek eredményeként. Esetleg rágcsálás is károsíthatja a felületeket. Ezeket az igénybevételeket összefoglalóan biológiai igénybevételnek nevezik. A felület károsodását biológiai károsodásnak nevezik. 5.1.3. Igénybevételek idıbeli lefolyása Az igénybevételek idıbeli lefutásuk ill. hatásuk szerint lehetnek: állandó: - statikus, - kúszási, periódikusan változó (lengı, lüktetı), sztochasztikusan változó. Az igénybevételek szinte mindig egymásra szuperponálódva, komplexen hatnak. a/ statikus, tartós igénybevétel ig.v. 1(t) 5.1. ábra Statikus, tartós igénybevétel valós idıbeli lefutása. t Statikus, tartós igénybevétel akkor hat a berendezésre ill. a berendezés anyagaira, ha egy idıpillanatban az eddig terheletlen anyagra terhelést adunk. Készülékeknél ilyen hatás a be(ki)kapcsolás. Általában az egyéb terhelések erre szuperponálva hatnak a mőszaki termékek anyagára. Az elméleti terhelés a nulla idıpillanatban eléri a maximális értékét, a valós terhelés görbe mint azt az 5.1. ábra is mutatja egy bizonyos idı eltelte után éri el ezt az értéket. b/ rendkívül rövid ideig tartó, nagy terhelés t 5.2. ábra Rendkívül rövid ideig tartó, terhelés elméleti és a valódi igénybevétel idıbeli lefolyása. 2

Az 5.2. ábrán látható igénybevétel azt jelenti, hogy az anyaggal, a berendezéssel szinte nulla idı alatt nagy energiát közölnek. Ilyen igénybevétel éri a berendezést ill. a terméket felépítı anyagokat, amikor leejtik, ráesik valami, esetleg belerúg valaki, villamos készülékeknél villámcsapás adhat ilyen jellegő terhelést. c/ periódikusan változó lengı és lüktetı igénybevétel 5.3. ábra Periódikusan változó igénybevételek. Az 5.3. ábra a lehetséges periódikusan változó mechanikai igénybevételek ( mutatja a mechanikai igénybevétel jellegét) közül mutat kettıt. Akkor lehet lengı igénybevételrıl beszélni, ha az igénybevétel iránya elıjelet vált, míg a lüktetı igénybevételnél nem lép fel elıjelváltás. Az ábra a lehetséges lengı igénybevételek közül a szimmetrikus lengı igénybevételt mutatja be, ekkor a tengely feletti és alatti görbe alatti területek egyenlıek. A lüktetı igénybevétel már egy statikus tartós igénybevételre szuperponált lengı igénybevételként is kezelhetı. d/ állandó igénybevételekre szuperponált sztochasztikusan változó igénybevétel ig.v t 5.4. ábra Sztochasztikus igénybevétel idıbeli lefutása. Az 5.4. ábrán egy véletlen lefutású, sztochasztikus igénybevétel idıbeli lefutását lehet látni. Általában a dinamikus igénybevételek ilyen sztochasztikus terhelésként hatnak eszközeinkre és azokat felépítı anyagokra. 5.2. Mechanikai anyagjellemzık 5.2.1. Mechanikai igénybevételek, anyagjellemzık A mőszaki gyakorlatban az anyagok jelentıs részét mechanikai igénybevételeknek teszik, ezért ezeket az anyagokat a mechanikai tulajdonságaik minısítik. A mechanikai igénybevételeknek kitett anyagokat szerkezeti anyagoknak nevezik. Általában a mőszaki gyakorlatban mechanikai igénybevételek elviselésére a fémes anyagokat alkalmazzák, bár a polimertechnológia, a kompozit anyagok térhódításával egyre több helyen váltják ki ezek az anyagok a fémeket. A térfogatra ható igénybevételek közül a mechanikai igénybevételek a következık lehetnek: húzás-nyomás, nyírás, eltolás, csúszás, 3

hajlítás, csavarás, torzió, hidrosztatikai nyomás. Ha külsı terhelést adunk egy anyagra, jelen esetben egy hengeres próbatestre akkor a próbatest valamilyen alakváltozást szenved. Az alakváltozás és az ıt elıidézı terhelés közötti kapcsolat lesz az anyag mechanikai tulajdonságának jellemzı paramétere. Külsı terhelés az az igénybevétel, amit a darab valamilyen külsı erı hatására felvesz. Az alakváltozások nagysága függ a vizsgált darab geometriai méretétıl. Azért, hogy a késıbbiekben a paraméterek összehasonlíthatók legyenek, független paraméterekre van szükség. a/ húzás, nyomás F l/2 l 0 d 0 5.5. ábra Hengeres test alakváltozása húzó igénybevétel hatására. Az 5.5. ábrán látható d 0 átmérıjő és l 0 hosszúságú próbatest F húzóerı hatására méretváltozást szenved és az átmérıje lecsökken, a hossza pedig l-lel megnı. nyúlás: F dl d ε = l 0 l/2 (5.1.) keresztmetszet csökkenés: da d Ψ = (5.2.) A 0 ahol: 2 d 0 π A 0 = (5.3.) 4 Az alakítási mérıszámok között felírhatók a következı összefüggések: Ψ ε = ; 1 Ψ ε Ψ = 1+ ε (5.4.; 5.5.) A mérnöki gyakorlatban kis alakváltozások engedhetık meg. Megkülönböztethetı a névleges feszültség, mely a mindenkori erı és a névleges keresztmetszet hányadosa, valamint a valódi feszültség, mely a pillanatnyi terhelés és a pillanatnyi keresztmetszet hányadosa. A két érték között gyakorlatilag nincs különbség. df húzófeszültség: = (5.6.) da Amikor nyomóerı terheli a munkadarabot a változások ellenkezı elıjelőek. 4

b/ nyírás, eltolás F w υ 5.6. ábra Hengeres test alakváltozása nyíró igénybevétel hatására. A hengeres test kiinduló méreteit az elızı ábrán lévı hengerestest méreteivel azonosnak feltételezve a következı anyagjellemzı paramétereket lehet felírni: nyíró feszültség (csúsztató feszültség): df τ = da (5.7.) nyírás: c/ hajlítás F/2 γ w = tgυ l = 0 (5.8.) F F/2 h 2 5.7. ábra Hajlító igénybevétel okozta deformáció. A hengeres testre ható maximális hajlító nyomaték értéke: a behajlás: Fl 0 M max = (5.9.) 4 d/ csavarás, torzió dh du = (5.10.) l 0 5

F φ F 5.8. ábra Csavarásra igénybevett hengeres test. A csavarásra igénybevett hengeres test φ szöggel csavarodik el. forgató nyomaték, amely a testre hat: d M = F 0 2 (5.11.) a torzió értéke: dυ = dϕ l 0 (5.12.) e/ hidrosztatikai nyomás 5.9. ábra A kocka minden oldalára egyenlı p nyomás hat. A kompresszió értéke: dv dk = (5.13.) V 0 5.2.2. Szerkezeti anyagok alakváltozásai A mechanikai igénybevétel hatására a szerkezeti anyagok különféle alakváltozással válaszolnak. Ez az alakváltozás lehet: reverzibilis: a terhelés megszőnik az alakváltozás is megszőnik idıben: rugalmas azonnali, egyidejő, viszkorugalmas idıben elhúzódó, 6

irreverzbilis: a terhelés megszőnik maradó alakváltozás (képlékeny viselkedés) idıben: plasztikusság, viszkoplasztikusság, törés: A szerkezeti anyag szétválása, folytonosságának megszakadása a repedések makroszkópikus tartományban való terjedése következtében. (rideg viselkedés) A szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai is, a többi anyagi tulajdonsághoz hasonlóan állapotfüggıek. Az állapotváltozók, melyek meghatározzák a szerkezeti anyagok tulajdonságait ill, azok megváltozását, a következık: hımérséklet, feszültségi állapot, alakváltozás sebessége. a/ lineárisan rugalmas viselkedés Lineárisan rugalmas a szerkezeti anyag, ha az alakváltozásába befektetett energia az igénybevétel megszőntével veszteség nélkül visszanyerhetı és az anyag ezzel egyidıben visszanyeri eredeti alakját. Tehát az egyenesen tér vissza eredeti alakjára a szerkezeti anyag. A befektetett energia a görbe alatti terület. 5.10. ábra Lineárisan rugalmas viselkedés. Ez a viselkedés lehet húzó vagy nyomó igénybevétel esetén érvényes a Hook-törvény: = εe (5.14.) ahol: E= rugalmassági modulus (Young-modulus), anyagjellemzı Nyíró igénybevételre ugyanilyen arányosság érvényes: τ = γg (5.15.) ahol: G= csúsztató modulus, anyagjellemzı Hidrosztatikai nyomás esetén: β = kk (5.16.) h ahol: K= nyomási modulus Kismértékő alakváltozás esetén (ε 0,01 %) minden szilárd test lineárisan rugalmasnak tekinthetı. b/ nem-lineárisan rugalmas viselkedés ε Nem-lineárisan rugalmas viselkedés esetén a terhelés megszőnte után az alakváltozási energia teljes mértékben felszabadul és az anyag is visszanyeri eredeti alakját. Annyiban különbözik az elızı esettıl, amennyiben a nyúlás és a terhelés között nem lineáris az összefüggés. 7

5.11. ábra Nem lineáris viselkedés. Kb. 500 % nyúlásig ilyen tulajdonsággal rendelkezik a gumi. c/ rugalmatlan viselkedés 5.12. ábra Rugalmatlan viselkedés. Az 5.12. ábrán látható diagram a szerkezeti anyag rugalmatlan viselkedését jellemzi. Ezt a görbét nevezik hiszterézinek. A terheléskori és a terhelés megszőntét jellemzı görbék nem esnek egybe. A felsı görbe jellemzi a terhelést és a terhelés megszőnésekor pedig az alsó görbének megfelelı útvonalon éri el a szerkezeti anyag az eredeti méretét. Leolvasható, hogy az energiaveszteség a két görbe közötti terület. Az ilyen tulajdonságú anyagokat vibrációs csillapításnál alkalmazzák. d/ viszkorugalmasság A viszkorugalmasság két fogalom összevonásával jött létre. Mint azt már az elıbbiekben tisztáztuk, rugalmasan viselkedik a szerkezeti anyag, ha a terhelı feszültség és a nyúlás között lineáris kapcsolat van, reverzibilis az alakváltozás. A viszkózus viselkedés azt jelenti, hogy a nyúlás lineárisan függ az idıtıl, de a folyamat nem megfordítható, tehát irreverzibilis. Tehát a viszkorugalmas viselkedésre jellemzı, hogy az alakváltozás mértéke függ az idıtıl és a folyamat reveribilis, de az eredeti állapot eléréséhez idıre van szükség, nem a terhelés megszőnésével egyidıben történik. Ezt az idıt nevezik relaxációs idınek. Jellemzıi: E r = relaxációs modulus, a viszkorugalmas alakváltozással szembeni ellenállás mértéke, T= relaxációs idı, relaxációs alakváltozás sebességének a mértéke. e/ szilárdság Szilárdság a szerkezeti anyag vagy szerkezeti elem, töréssel szemben támasztott ellenálló képessége. F = (húzószilárdság) (5.17.) A 8

A nyomószilárdság ellenkezı irányú terhelésnél mérhetı. De még a törıszilárdság értékét is meg szokták határozni. A gyakorlati meghatározásról az Anyagvizsgálatok c. fejezetben lesz szó. A szerkezeti anyag szilárdságát több tényezı befolyásolja. A szilárdság függ a szerkezeti anyag kémiai jellemzıitıl, szerkezetétıl, kémiai kötéseitıl a mikroszövet-szerkezetétıl. De a szilárdság mértékét befolyásolja a vizsgálandó test geometriai kialakítása is. Pl.: az ún. bemetszések száma, nagysága, a felületi érdesség rontja a szilárdsági mutatószámot. A szilárdság függ még az igénybevétel jellegétıl, az idıbeli lefolyásától és erısen ronthatják az értékét a környezeti feltételek (pl.: korróziós közeg). A szilárdságra jellemzı mérıszámokat ún. mechanikai-technológiai vizsgálómódszerekkel lehet meghatározni (lásd késıbb). Az ún. szakítódiagram felvétele a következıképpen történhet. Az S 0 kiinduló keresztmetszető és l 0 kezdeti hosszúságú próbatestet egytengelyő húzó igénybevétellel adott sebesség mellett addig nyújtják, amíg be nem következik a szakadás. A vizsgálat során mérik a terhelés változását a darab nyúlásának a függvényében. I II III ε ε 5.13. ábra Acél szakítódiagramja. Az 5.13. ábra az acél szakítódiagramját mutatja, melyen a különbözı alakváltozási szakaszok jól figyelemmel kísérhetık. I. Rugalmas alakváltozás: a terhelés megszőnése után a darab visszanyeri eredeti alakját. II. Egyenletes alakváltozás: a képlékeny deformáció a mérıhossz minden egyes pontján azonos. A terhelés megszőnése után az egyenletes nyúlás egyenesével párhuzamosan tér vissza a 0 terhelésre, van visszamaradó deformáció ( ε). III. Kontrakció: a képlékeny deformáció egy szők tartományra korlátozódik. A szakító próbatesten egy vékony nyak alakul ki, így a további nyúláshoz már kisebb feszültség elegendı. A diagram jellegzetes pontjaihoz a következı feszültség értékek tartoznak: el =alsó folyáshatár, eh =felsı folyáshatár, m =szakítószilárdság, ez a legnagyobb feszültség érték, a további nyúláshoz már kisebb feszültségre van szükség, u =ennél a feszültség értéknél következik be a valós szakadás. A méretezéseknél a m szakítószilárdság a számítás alapja. 9

f/ a szerkezeti anyagok kúszása és terhelés alatti viselkedése Kúszásnak nevezik a szerkezeti anyagnak állandó, tartós terhelés alatt jelentkezı idıtıl és hımérséklettıl függı alakváltozását. ( ; t T ) ε = f ; (5.18.) A kúszási alakváltozásnak a kiváltó oka a szerkezeti anyagban lejátszódó termikusan aktivált folyamatok, mint pl.: a diszlokációs és a kristályhatár mozgások. A folyamatok megindulásához bizonyos hımérsékletre van szükség, mely függ a szerkezeti anyag fajtájától, olvadási hımérsékletétıl (T m ), anyagtól függıen esetleg az üvegesedési hımérsékletétıl (T ü ). Fémek esetében, ha a T>(0,3 0,4)T m, ill. keramikus anyagoknál T>(0,4 0,5) T m, akkor a kúszást figyelhetjük meg az anyagok viselkedésén.,t=const 5.14. ábra Kúszási görbe. Az 5.14. ábra az idıtıl függı alakváltozást mutatja tartós terhelés ( = const) és állandó hımérséklet (T = const) esetén. A görbén a következı szakaszok különböztethetık meg: I. Átmeneti v. primer kúszás szakasza jellemzıje a kezdeti képlékeny alakváltozás, II. Állandó v. szekunder kúszás szakasza ezen a szakaszon dinamikus egyensúly áll fenn az alakváltozási keményedés és a szilárdság csökkenése között, III. Gyorsuló v. tercier kúszás szakasza kúszási megnyúlás gyors növekedése következik be, irreverzibilis folyamatok zajlanak le, melynek utolsó eseménye a kúszási törés. Az anyagkiválasztásnál szükség van a kúszáshatár ismeretére. Kúszáshatár az a feszültség, amely adott hımérsékleten (T) végtelenül hosszú idı alatt sem okoz az elıírtnál nagyobb maradó alakváltozást ( T0,2 ). A szerkezeti anyagra jellemzı érték az idıtartam-szilárdság, mely az a feszültség, amely t idı alatt adott ε t maradó alakváltozást hoz létre. A szerkezeti anyagok kúszása feszültség-relaxációval van összefüggésben, azaz valamely konstrukcióba elıfeszítéssel bevitt feszültségek az anyag képlékeny megnyúlása nyomán idıvel csökkennek. A szerkezeti anyagok kúszása az oka, hogy az említett hımérsékleti határ felett dolgozó gépek csavarkötéseit idıszakonként ellenırizni kell és újra meg kell húzni. 10

5.15. ábra A kúszás hatása turbinalapáton a lapát tönkremenetele. g/ kifáradás Kifáradásnak nevezik a szerkezeti anyagoknak a változó, lengı igénybevétel melletti tönkremenetelét. A szerkezeti anyag tönkremenetele mikroszkópikusan az ide-oda csúszkáló diszlokációs vonalak csúszási sávokká történı felhalmozódásából tevıdik össze, míg makroszkópikusan keményedés formájában jelentkezik, a próbatest felületén nyíródási jelenségek, repedések kiindulása lehet, végül a kiinduló keresztmetszet lecsökken, és erıszakos szakadás lép fel. A szerkezeti anyag kifáradásának több oka lehet: hirtelen túlterhelés lép fel, a terhelı feszültség hirtelen, nagy mértékben ingadozik, az ismételt igénybevételek túl nagy száma, feszültség koncentrációs helyek jelenléte (pl.: hibás konstrukció bemetszések), hımérsékletingadozás, korrózió, az anyag belsı feszültségeinek nagysága és eloszlása, az anyag szerkezete, többtengelyő feszültségállapot. 5.16. ábra Wöhler-görbe. 11

Az 5.16. ábrán látható ún. Wöhler-görbe a feszültség és a lengı-igénybevételek száma közötti összefüggést mutatja, azaz, hogy adott feszültség mellett hány lengı-igénybevétel után törik el a próbatest. Az ábrán látható görbe acélra vonatkozik, jellegzetessége, hogy van egy olyan feszültség határérték, egy asszimptota, melynél kisebb feszültség mellett a munkadarab gyakorlatilag végtelen lengésszámú terhelést elvisel. ha terhelı w, akkor N, ha a w = kifáradási határ Tehát az acél tartós szilárdsággal rendelkezik. A Cu, Al kifáradási görbéjének az asszimptotája a vízszintes tengely, tehát bármilyen kis lengıfeszültséggel terhelik a munkadarabot, van egy olyan lengésszám, ahol a darab eltörik ( w =0). A szerkezeti anyagok kifáradásának figyelmen kívül hagyása számtalan balesethez vezetett, pl.: csak 1998. Németországban a vonatbalesetet, vagy 2007. Amerikában a közúti híd leszakadását megemlítve. 12