Współczynnik intensywności naprężeń jest podstawowym parametrem LSMP, który jednoznacznie określa stan naprężenia przed frontem pęknięcia. K(i) zależy od geometrii, sposobu obciążenia, wielkości obciążenia i długości pęknięcia a (jest rosnącą funkcją a i poziomu obciążenia). Jednostka: jednostka siły*(jednostka dł)-3/2 ;
Ogólna postać I sposobu pękania: KI=F∙Sπa; S – naprężenie w przekroju pęknięcia policzone zazwyczaj z pominięciem pęknięcia, tzw. naprężenie w przekroju brutto F – bezwymiarowa funkcja zależna od geometrii, sposobu obciążenia oraz stosunku a/W, przy czym: a – długość pęknięcia, W – wymiar geometryczny na kierunku propagacji pęknięcia;
Przykłady rozwiązań KI dla pęknięć w płycie o nieskończonych wymiarach (W=¥): a) Nieskończona płaszczyzna rozciągana nieskończenie daleko od pęknięcia naprężeniami S KI=Sπa , b) Półnieskończona płaszczyzna z pęknięciem krawędziowym KI=1,12Sπa c) Okrągłe pęknięcie o promieniu r=a w bryle o nieskończonych wymiarach KI=2πSπa , d) Powierzchniowe pęknięcie półkoliste w półnieskończonej bryleKI=1,122πSπa; Dla bardziej skomplikowanych geometrii K wyznacza się korzystając z rozwiązań przybliżonych, uzyskanych np. a) metodą elementów skończonych; b) metodą funkcji wagi; Stan naprężenia przed frontem pęknięcia σjki=K(i)2πrfjk(i) i= I, II lub III j,k=x,y,z
PPOMIAR ODPOWIEDZI NA PĘKANIE. Procedura wyznaczania KIc składa się z dwóch etapów: 1. Badanie zmęczeniowe przy stałej amplitudzie obciążenia do wytworzenia pęknięcia zmęczeniowego o określonej długości a; 2. Rozciąganie statyczne (rejestracja siły P w funkcji przemieszczenia); Po wykonaniu badania obliczamy krytyczną wartość współczynnika intensywności naprężeń w chwili zniszczenia próbki ze wzoru: Kkr=FPkrBW gdzie F=f(α), α=aW; Za Pkr przyjmujemy Pmax, jeżeli znajduje się w zakresie między prostą O-E a linią 5%, a jak nie to Pkr=P5;
3 możliwości: I. Jeżeli tak wyznaczona wartość Kkr spełnia warunki PSO, to Kkr= KIC II. Jeżeli wyznaczona wartość Kkr nie spełnia warunku PSO, ale spełnia warunki LSMP, to odpowiada ona parametrowi K1C . K1C jest odpornością na pękanie zmierzoną w warunkach PSN i ważną jedynie dla tej grubości materiału, przy której był wykonany pomiar; K1CB>KIC; III. Jeżeli nie są spełnione warunki LSMP to pomiar jest nie ważny. Warunki ważności pomiarów : B,akr, W-akr,h≥2,5KICRe2, spełnienie warunku wymaga oceny KIC jeszcze przed badaniem.
Materiał w monotonicznej strefie plastycznej ma większy wymiar w kierunku y niż przed obciążeniem. Przy obciążeniu kontrakcja otaczającego sprężystego materiału powoduje w tej strefie naprężenia ściskające. Ponieważ rp(Smax) > rp (Smin), na powierzchniach pęknięcia pozostaje zdeformowany (naciągnięty) plastycznie w kierunku y materiał.
W rezultacie: - pęknięcie zamyka się gdy obciążenie spadnie poniżej S = Sop (Sop> Smin); - w zakresie S < Sop istnieją ściskające naprężenia kontaktowe na powierzchniach pęknięciach; - wzrost naprężeń od Smin do Sop powoduje przezwyciężenie naprężeń kontaktowych; - przy S = Sop pęknięcie otwiera się całkowicie i pojawia się osobliwość w wierzchołku pęknięcia.
Koncepcja ELBERA: peknięcie nie może rosnąć, jeżeli nie ma osobliwości w wierzchołku pęknięcia. Do wzrostu pęknięcia przyczynia się zatem tylko efektywny zakres naprężenia: DSeff= Smax-Sop i odpowiadający mu efektywny zakres współczynnika intensywności naprężeń: ∆= − = () − () = (∆); Konsekwencją tego założenia jest : / = (∆), f nie zależy od R a jedynie od materiału; Zamykanie się pęknięcia wpływa na prędkość da/dN; Względny poziom otwarcia pęknięcia określany jest zwykle: przy użyciu parametru U: U= ∆Keff ∆K= ∆Seff ∆S, dla danego materiału U jest funkcja R
hakerek_8