cwieczene 4.doc

1.      Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metoda wyznaczenia odporności materiałów na pękanie ( w płaskim stanie odkształcenia) poprzez wyznaczenie współczynnika intensywności naprężenia K1C.

2.      Przebieg ćwiczenia

Próbka została obciążana na maszynie wytrzymałościowej MTS, którą sterowaliśmy siłą. Przy założonej wkładce ±10[kN] i przemieszczeniu ±10[mm].Prędkość obciążania wynosiła 0,3 [mm/s].

3.       Wyniki doświadczenia.

Materiał próbki 40H ( hartowanie, odpuszczanie)

Kształt materiału wyjściowego Próbka trójpunktowo zginana

Wymiary próbki

Grubość B [mm]: 12,85

Szerokość W [mm]: 25,01

Rozstaw podpór S [mm]: 100

Wymiary pęknięcia

Karb a0 [mm]: 12.7

Początkowa długość pęknięcia a [mm]: 12.7

Dane materiałowe   

Naprężenia maksymalne Rm [MPa]: 1700

Umowna granica plastyczności R02 [MPa]: 1500

Moduł Younga E [MPa]: 200000

Współczynnik Poissona v: 0.3

A       S

Całkowita energia wyliczona w programie Excel wynosi: 0,955 (kN*mm)

gdzie:

h=2 dla trójpunktowego zginania

bo- długość niepękniętego odcinka próbki przed frontem pęknięcia

B- grubość próbki

A- sumaryczna ilość energii zmagazynowanej odwracalnie zmagazynowanej w próbce Aspr oraz dysypowanej na odkształcenia plastyczne Apl, oznaczają powierzchnie pod krzywą P-D.

KIC=(J*E`)1/2

KIC=48,58 (MPa*m1/2)

warunek    spełniony         

Spełnienie tego warunku oznacza, że B zostało dobrze dobrane

Kolejnym warunkiem uznania doświadczenia za udane jest warunek gwarantujący istnienie płaskiego stanu odkształceń

faw = 2,7314

Współczynnik intensywności naprężeń KQ

Grubość próbki powinna spełniać warunek:

B=1.285 (cm)              sY=Re=1500 (MPa)             

warunek spełniony
 

4.Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia można stwierdzić, że proces pękania odbywał się w płaskim stanie odkształcenia i obliczony współczynnik intensywności naprężeń KQ można uznać za wartość KIC, który w tych warunkach jest stałą materiałową. Im materiał jest mniej kruchy, tym niższa jest granica plastyczności σY i wyższa wartość KIC. Pociąga to za sobą konieczność zwiększenia grubości B oraz innych wymiarów próbki do wielkości nieakceptowanych z praktycznego punktu widzenia.

Wyznaczenie krytycznej wartości KIC wykonuje się po przeprowadzeniu doświadczenia przy wykorzystaniu wykresu siły w funkcji rozwarcia pęknięcia. Na krzywej P(δM) określamy wartość siły PQ, gdzie δM jest rozwarciem powierzchni nacięcia, mierzonym przy pomocy ekstensometru.

Ewentualne błędy, jakie mają miejsce w obliczeniach mogą mieć swoje źródło w niedokładności wykonania ćwiczenia oraz niedokładności przyrządów pomiarowych.