IMG84

żeń (przeciążeń), w postaci jego ograniczonej plastyczności. Dobrym wyborem jest w takim przypadku hartowana stal. Jeżeli urządzenie pracuje w środowisku sprzyjającym korozji — dotyczy to między innymi wilgotnego powietrza - najlepszymi materiałami mogą okazać się szkła i ceramika inżynierska. Zwróćmy uwagę, jak podstawowe kryteria projektowe — duże wartości cr/fE¹ i E - wyznaczają podzbiór materiałów, z którego dokonuje się ostatecznego wyboru jednego materiału, w wyniku uwzględnienia dodatkowych wymagań.

Podobne przykłady: p. 6.7. Materiały na sprężyny, p. 6.8. Przeguby elastyczne, p. 6.9. Materiały na uszczelki, p. 6.10. Membrany do mierników i wyłączników ciśnieniowych, p. 6.18. Materiały umożliwiające minimalizowanie odkształceń cieplnych precyzyjnych przyrządów, p. 6.19. Ceramiczne zawory wodociągowe.

6.12. Projektowanie z polimerów elementów o ograniczonym, dopuszczalnym ugięciu

Konstruktorzy stosują następującą zasadę: należy unikać materiałów o odporności na pękanie mniejszej niż 15 MPa-m . Warunek ten spełniają prawie wszystkie metale. Mają one bowiem krytyczny współczynnik intensywności naprężeń K_k w granicach 20+100 MPa-m . Żeliwo białe oraz kilka materiałów wytwarzanych metodami metalurgii proszków nie spełnia tego warunku, gdyż ich K_k wynosi ok. 10 MPam¹⁵. Ceramika inżynierska charakteryzuje się małą odpornością na pękanie: 1 * 8 MPa-m¹⁵, co sprawia, że konstruktorzy traktują ją z dużą ostrożnością. Polimery inżynierskie, pomimo że mają wartości K_k mieszczące się w granicach 0,5+3 MPa-m¹⁵, są często stosowane przez konstruktorów. Jaka jest tego przyczyna?

Model

Polimery mają małe wartości Kt oraz modułu E. W konstrukcjach o ograniczonym, dopuszczalnym obciążeniu — np. rozciąganych elementach mostu - zniszczenie elementu na skutek kruchego pęknięcia nastąpi, gdy występujące w nim naprężenie osiągnie wartość

a =

(6.35)

gdzie Oc jest długością największego mikropęknięcia w tym elemencie, a C jest stałą, bliską jedności. Polimery w tym zastosowaniu nie są dobre. Mały moduł Younga polimerów oznacza, że konstrukcje z nich wykonane mogą się bezpiecznie uginać w ograniczonym zakresie (rys. 6.22). Jeżeli element konstrukcyjny zostaje obciążony, to ugina on się na długo przed wystąpieniem w nim naprężenia niszczącego danego równaniem (6.35). Ulega on ugięciu lub wykrzywieniu w niedopuszczalnym stopniu. Konstruktor poszukuje zatem sposobu ograniczenia ugięcia. Ugięcie jest proporcjonalne do odkształcenia s,