LABORATORIUM Z MECHANIKI DOŚWIADCZALNEJ	MARCIN ZEMBALSKI grupa 21
TEMAT: Wyznaczenie JIC.	DATA: 24.04.1997	OCENA:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krytycznej wartości całki J dla próbki trójpunktowo zginanej. Doświadczenie zostało przeprowadzone na hydropulsacyjnej maszynie wytrzymałościowej firmy MTS. Próbka wykonana była z materiału 40HMNA. Wielkości mierzone w postaci sygnałów prądowych były przetwarzane przez kartę analogowo - cyfrową na sygnał cyfrowy, który można obrabiać przy pomocy komputera.

Schemat blokowy układu pomiarowego użytego do wyznaczania J_IC.

Wyniki pomiarów, obliczeń, wykresy.

Materiał próbki: 40HMNA
Rodzaj obróbki cieplnej :
Kształt próbki: prostokątna, trójpunktowo zginana, nr 72
L.p.	Własności wytrzymałościowe		Geometria próbki			Rozstaw elektrod	JIC
	Re [MPa]	Rm [MPa]	ao [mm]	B [mm]	W [mm]	y [mm]	[N/mm]
1	1265	1387	10.3	15	30	25	375

Wartości przyrostu długości szczeliny Δa wyznaczono dla metody zmiany potencjału z zależności:

gdzie:

Δa_T - całkowity przyrost długości pęknięcia;

Δϕ_T - spadek potencjału odpowiadający całkowitemu przyrostowi długości pęknięcia;

Wartości całki J wyznaczono z zależności:

gdzie:

A - pole powierzchni pod krzywą P(u) dla kolejnego u;

B - grubość próbki;

b = W - a₀

f - współczynnik numeryczny zależny od geometrii próbki:

Linię tępienia wyznaczono z zależności:

gdzie:

σ_Y - umowna granica plastyczności;

Wartości całki J wyznaczono na podstawie wykresu:

Zależność J od da.

Wnioski:

W interpretacji fizycznej całka J jest różnicą energii potencjalnej między dwoma identycznie obciążonymi ciałami, posiadające szczeliny różniące się od siebie długością o infinitezymalną wartość da.

Całka J jest stałą materiałową charakteryzującą odporność materiału na pękanie w przypadku istnienia ostrego pęknięcia. Wyznaczenie krytycznej wartości J_IC pozwala nam stwierdzić jak bardzo można obciążyć konstrukcję, w której istnieje szczelina aby nie nastąpiła jeszcze jej propagacja.

Podczas opracowywania wyników pomiarów pewną trudność sprawiało znalezienie funkcji przybliżającej dla wykresu P = f(U), gdyż pomiary przeprowadzone w trakcie badania przyrostu długości szczeliny metodą zmiany podatności i aby przybliżenie było dokładne należało z wykresu usunąć wszystkie te przedziały, w których próbka była odciążana. Funkcja została przybliżona wielomianem 10-tego stopnia i następnie całkowana dla odpowiednio dobranych wartości U w celu wyznaczenia kolejnych wartości J.

Otrzymany wynik J_IC nie jest wynikiem jednoznacznym, gdyż większość wartości całki J leży między liniami ograniczającymi i trudne było ustalenie jak należy aproksymować linię regresji. Do aproksymacji wyznaczony został ten przedział punktów, których ułożenie było najbardziej zbliżone do linii prostej. Zwiększenie przedziału aproksymacji linii regresji choćby o jeden punkt spowodowałoby znaczną zmianę J_IC.

Błędy jakie mogły mieć zasadniczy wpływ na otrzymany wynik to:

• błędy pomiaru wielkości geometrycznych:

• błędy wyznaczenia wielkości przyrostu długości szczeliny da;

• błędy przybliżenia wykresu P(U);

• błąd wyznaczenie linii regresji.