img075

Rozróżnia się mechanizmy pękania kruchego, plastycznego i mieszanego. Rodzaj przełomu zależy od materiału konstrukcyjnego, jego skłonności do pękania kruchego lub plastycznego, od stanu naprężeń w elemencie konstrukcyjnym, temperatury i roli środowiska otaczającego element, w którym zachodzi pękanie. Na powierzchni przełomu można umiejscowić ognisko rozwoju pęknięcia ze wskazaniem przyczyn inicjacji procesu pękania. Na podstawie pomiarów odległości pomiędzy charakterystycznymi liniami na powierzchni przełomu, zwanymi liniami zmęczeniowymi, które widoczne są nieuzbrojonym okiem, lub pomiędzy prążkami zmęczeniowymi, widocznymi w mikroskopie elektronowym, można wyznaczyć prędkość podkrytycz-nego wzrostu pęknięcia. Z pomiarów wielkości obszaru zmęczeniowego pękania i strefy dołomu, zwanej też strefą resztkową pękania, można określić zapas wytrzymałości jaki przewidział konstruktor dla uszkodzonego elementu. Zatem, właściwie przeprowadzona inteipretacja powierzchni przełomu uszkodzonego elementu może dostarczyć konstruktorowi informacji o czynnikach mających decydujący wpływ na wytrzymałość eksploatacyjną konstrukcji. Czynnikami takimi mogą być własności materiałowe, obciążenia zewnętrzne lub przypadki losowe.

Pomimo prowadzenia intensywnych badań zmęczeniowych materiałów konstrukcyjnych w różnych ośrodkach naukowych i centrach badawczych na całym świecie oraz stosowania zaawansowanych zintegrowanych metod obliczeniowych wytrzymałości konstrukcji jako całości i poszczególnych jej elementów, w dalszym ciągu mamy do czynienia ze zniszczeniami konstrukcji inżynierskich na skutek zmęczenia materiału. Proces zmęczeniowej degradacji materiału konstrukcyjnego jest procesem losowym, przebiega z różną prędkością i zależy od wielu czynników. Z tego powodu jest trudny do matematycznego ujęcia. Niemniej, przewidywanie rodzaju i przebiegu pękania elementów konstrukcyjnych przy różnych rodzajach obciążenia cyklicznie i losowo zmiennego oraz wpływie środowiska, jest częścią obliczeń wytrzymałościowych konstrukcji. O doborze metod obliczeniowych konstrukcji decyduje rodzaj pękania elementu (kruchy lub plastyczny).

Przełom zmęczeniowy elementu jest więc wynikiem nukleacji (zarodkowania) pęknięć zmęczeniowych w miejscu największego wytężenia materiału konstrukcyjnego i rozwoju tych pęknięć do długości krytycznych. Powyżej długości krytycznych występuje niekontrolowany rozwój pękania, który doprowadza do całkowitej destrukcji elementu, a więc do powstania dwóch powierzchni pęknięcia. Poznanie wczesnych etapów rozwoju zjawiska zmęczenia w metalach było możliwe dzięki zastosowaniu elektronowych mikroskopów TEM. Proces zmęczenia rozpoczyna się na powierzchni elementów od powstawania lokalnych odkształceń plastycznych w ziarnach polikrystalicznych materiałów (metali) widocznych w mikroskopie w postaci pasm poślizgów, formowania się w tych pasmach poślizgów krótkich pęknięć o długości kilku i kilkunastu mikrometrów, a następnie łączenia się ich w pęknięcia długie aż do długości krytycznej. Przedział rozwoju krótkich pęknięć zmęczeniowych w elemencie konstrukcyjnym jest okresem całkowicie bezpiecznej jego eksploatacji [5]. Ich rozwój odbywa się pod silnym wpływem struktury materiału. Rozwój dłu

gich pęknięć zmęczeń: :«y cn i powodu duże znaczenie zaspą skłonność materiału konsrnacr i długich pęknięć zmęczenie* środowiska.

1.2.2. Podstawowe mechaniza*

Do najważniejszych częnni strukcyjnych zalicza się: stan zą a zwłaszcza środowisko kcrc i różnego rodzaju zmier;. sjji plastycznych, czynnik: materii i ich stopach może występom wych mechanizmów pękania : pękania - od łagodnie piasty zz

0    przewidywanie prawd: pod >:

Metale i większość ich sMp

1    przy średniej wilgotności pen wyraźnie podkreślić, że sta ip 1 owymi stanami materiału Łc m Przykładem może być stal -*) -30°C) pęka krucho, w w arunka pęka krucho (tzw. kmehose za ponownie pękanie plastyczne

Pękanie plastyczne. nazy»t mi odkształceniami piast) czny w płaszczyznach poślizg^-- w str pod wpływem naprężeń sn czm

Pękanie kruche jest rzece z? nowo w kierunku norma/m m dc z prędkością zbliżoną do prędk: umownie sprężystym możne :ę

przy czym E jest modułem Yc wtedy prędkość pękania v wyi W pękaniu kruchym don makroodkształceń plastyczny o strukturze regularnej przesi