Politechnika Świętokrzyska w Kielcach		Laboratorium z Mechaniki doświadczalnej
Ćwiczenie nr 10	Pomiar kąta rozwarcia wierzchołka pęknięcia.
Grupa 32 A	Flasiński Grzegorz	Ocena:	Podpis:

Wstęp teoretyczny

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z metodyką wyznaczania:

1)rozwarcia wierzchołka pęknięcia w oparciu o normę, jak również przy wykorzystaniu dwóch ekstensometrów, by nie przyjmować r jako warości stałej;

2) kąta rozwarcia pęknięcia oraz kąta rozwarcia wierzchołka pęknięcia wg podejścia lokalnego jak i globalnego

Pomiar rozwarcia wierzchołkowego pęknięcia wykonywany był na maszynie hydro-pulsacyjnej. Sygnały po przetworzeniu na wielkości cyfrowe były obrabiane następnie za pomocą programu komputerowego FRACTURE. Podczas tego ćwiczenia wykorzystaliśmy dwa sygnały: rozwarcie szczelin z dwóch ekstensometrów RP_I i RP_II . Sygnały te są podstawą do wyznaczenia RWP.

W celu wyznaczenia wierzchołkowego rozwarcia szczeliny wykorzystuje się jedną z wielu koncepcji, a mianowicie koncepcję tzw. „przegubu plastycznego „. Zakładając się, że próbka jest sztywna na zewnątrz obszaru plastycznego, w czasie uginania obraca się wokół przegubu plastycznego. Pomiaru rozwarcia szczeliny dokonujemy na brzegu próbki.

Kąt rozwarcia pęknięcia jest parametrem geometrycznym. Określa on zmiany kształtu próbki w okolicy powierzchni pęknięcia w trakcie propagacji szczeliny.

Kąt rozwarcia wierzchołkowego pęknięcia posiada dobrą interpretację fizyczną jako miara odkształcenia materiału w okolicach wierzchołka szczeliny.

Wielkość KRWP zwróciła na siebie uwagę ze względu na fakt, że zachowywała stałą wartość ( obliczoną numerycznie lub zmierzoną doświadczalnie )w czasie stabilnego wzrostu pęknięcia. Cecha ta rózniąca kąt rozwarcia pęknięcia od innych od innych wielkości wykorzystywanych w budowaniu krzywych R sugerowała, że być może KRWP lub KRP mogą być parametrami materiałowymi, charakteryzującymi stabilny wzrost pęknięcia.

Kąt rozwarcia wierzchołkowego pęknięcia obliczamy ze wzoru :

gdzie: rozwarcie wierzchołkowe pęknięcia obliczamy ze wzoru :

RWP_O = 0.0175 - wartości RWP w momencie inicjacji szczeliny;

a_o = 0.2484 mm- wartości a w momencie inicjacji szczeliny.

Wyniki pomiarów i obliczeń :

Materiał próbki : 40 HMNA
Rodzaj obróbki cieplnej :
Własności wytrzymałościowe		Geometria próbki			Wynik badania
Re [MPa]	Rm [MPa]	a [mm]	B [mm]	W [mm]	k [mm]
900	1050	6,065	12,49	24,98	9,576

Wnioski :

Jednym z parametrów do budowania kryteriów stosowanych dla materiałów plastycznych jest kąt rozwarcia wierzchołka pęknięcia (w skrócie KRWP). Przed momentem inicjacji pęknięcia następuje plastyczne stępienie szczeliny, rozwarcie szczeliny do skończonej wartości. Wyznaczając wartość kąta rozwarcia przy którym nie następuje jeszcze propagacja pęknięcia możemy wprowadzić kryterium odporności na pękanie materiałów plastycznych. Z wykresu KRWP = f(da) można powiedzieć, iż : na początku doświadczenia KRWP jest bliski zeru ponieważ pęknięcie jest nie stępione (ostro zakończone), następnie kąt ten rośnie ponieważ następuje stępienie szczeliny (maksimum KRWP można uważać za wartość krytyczną). Następnie KRWP maleje co związane jest z propagacją szczeliny (wzrostem da). Zakrzywienia na końcowym odcinku krzywej KRWP=f(da) są wynikiem odciążania próbki podczas doświadczenia.

---