Politechnika Świętokrzyska
Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn
Przedmiot: Mechanika doświadczalna
Ćw. Nr 4 Temat: Badanie odporności na pękanie w płaskim stanie odkształcenia - .
Wykonał: Łukasz Skiba	Grupa: 302	Data: 19.11.2008	Prowadzący: dr inż. Lis Zbigniew	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metoda wyznaczenia odporności materiałów na pękanie ( w płaskim stanie odkształcenia) poprzez wyznaczenie współczynnika intensywności naprężenia K_1C.

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

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

gdzie:

η=2 dla trójpunktowego zginania

b_o- długość niepękniętego odcinka próbki przed frontem pęknięcia

B- grubość próbki

A- sumaryczna ilość energii zmagazynowanej odwracalnie zmagazynowanej w próbce A_spr oraz dysypowanej na odkształcenia plastyczne A_pl, oznaczają powierzchnie pod krzywą P-Δ.

K_IC=(J*E`)^1/2

K_IC=48,58 (MPa*m^1/2)

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 K_Q

Grubość próbki powinna spełniać warunek:

B=1.285 (cm) s_Y=R_e=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 K_Q można uznać za wartość K_IC, który w tych warunkach jest stałą materiałową. Im materiał jest mniej kruchy, tym niższa jest granica plastyczności σ_Y i wyższa wartość K_IC. Pociąga to za sobą konieczność zwiększenia grubości B oraz innych wymiarów próbki do wielkości nieakceptowanych z praktycznego punktu widzenia.

Wyznaczenie krytycznej wartości K_IC wykonuje się po przeprowadzeniu doświadczenia przy wykorzystaniu wykresu siły w funkcji rozwarcia pęknięcia. Na krzywej P(δ_M) określamy wartość siły P_Q, gdzie δ_M 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.

A S

---