9372348348

pęknięcie rozwinie się od długości a₀ do długości krytycznej, przy której współczynnik intensywności naprężenia osiąga wartość K_IC.

Przy ocenie pozostałego czasu bezpiecznej eksploatacji elementu zawierającego pęknięcie warunek (23) wzmacnia się wprowadzając współczynnik bezpieczeństwa. Wartości współczynników uwzględniających geometrię elementów i pęknięć wyznacza się na podstawie krzywych Wóhlera dla tych elementów.

Zachowanie się pęknięcia w zawansowanym stadium rozwoju obejmującym etapy II i III dobrze opisuje wzór Formana 1111 (krzywa kropkowana na rys. 13):

da    CAK)^m

— =--'-A—ż.-.    (24)

dN (1 - R)K_C - AK

gdzie: współczynnik C, ma wymiar długości szczeliny. R jest stosunkiem wartości minimalnej i maksymalnej współczynnika intensywności naprężenia R = K_min/K_max, natomiast K_c jest krytyczną wartością współczynnika intensywności naprężenia (odporność materiału na pękanie).

7. Uwagi podsumowujące

Wzory mechaniki pękania są wyprowadzone w oparciu o modele idealizujące zachowanie się materiału w warunkach eksploatacji. Korzysta się też z wielu współczynników, których wartości wyznaczane są na próbkach także w idealnych warunkach obciążenia. Zarówno własności materiału elementów konstrukcyjnych jak i warunki obciążenia występujących w nich wad mogą znacznie odbiegać od przyjmowanych modeli i laboratoryjnych warunków obciążenia. Wyniki obliczeń szybkości rozwoju pęknięcia i czasu eksploatacji do osiągnięcia krytycznych rozmiarów należy traktować jako przybliżone.

Odczuwa się brak wiedzy teoretycznej o związkach między odpornością materiałów konstrukcyjnych na pękanie, a ich własnościami, które są wyznaczane w klasycznych badaniach wytrzymałościowych czy metalograficznych, na przykład: granica plastyczności, wytrzymałość doraźna na rozciąganie, współczynnik umocnienia przy odkształceniu plastycznym na zimno, twardość, wielkość ziarna, zawartość wtrąceń itp.

Istniejące uproszczone rozwiązania analityczne dla modeli nie są wystarczająco dokładne do opisu zachowania się pęknięć w elementach o skończonych wymiarach wykonanych z materiałów sprężysto-plastycznych. Prowadzone są prace nad wykorzystaniem alternatywnej koncepcji obciążeniu granicznego dla obliczeń wytrzymałości elementów z materiałów idealnie plastycznych. Obciążenie graniczne to obciążenie elementu, przy którym materiał elementu konstrukcyjnego przechodzi w stan pełnego uplastycznienia (jeśli materiał jest spręiysto-doskonale plastyczny). Dla materiału ze wzmocnieniem za plastyczne obciążenie krytyczne przyjmowana jest maksymalna siła przy rozciąganiu. Jednak i ta koncepcja nie uwzględnia wzmocnienia materiału przez odkształcenie plastyczne na zimno.

Widać stąd. jak bardzo ograniczone są możliwości mechaniki pękania w rozwiązywaniu konkretnych zagadnień praktyki inżynierskiej. Jednak przy wszystkich niedostatkach mechanika pękania pozwala znacznie dokładniej oceniać wytrzymałość zawierających wady pracujących elementów konstrukcji niż było to możliwe za pomocą klasycznej wytrzymałości materiałów t co jest bardzo istotne obliczenia na podstawie mechaniki pękania, chociaż mało dokładne, dają wyniki bezpieczne.

Przy ocenie wytrzymałości i niezawodności konstrukcji często korzysta się z wykresów zniszczenia operujących znormalizowanymi wielkościami opisującymi w mechanice pękania obciążenie wierzchołka szczeliny i pojęciem uogólnionej siły działającej na wierzchołek szczeliny [12J.

W krajowej literaturze jest wiele godnych polecenia publikacji z zakresu mechaniki pękania. Wymienimy tu prace Gołaskiego i współautorów [13-15], Bochenka [16] i Neimitza [12, 17].

PIŚMIENNICTWO

[1] Lin JDamage mechanisms. models and calibration techniąucs, Mat. Konf. z Seminarium Szkoleniowego pt. „Rozwój zniszczenia materiałów i laserowe modyfikowanie materiałów". Zakopane. 10-13 grudnia 2003, 123-144.

(21 Kowalewski Z.L: Doświadczalne metody oceny uszkodzenia materiałów pod wpływem pełzania. Mat. Konf. z Seminarium Szkoleniowego pt. „Monitorowanie uszkodzeń strukturalnych i laserowej obróbki materiałów". Zakopane. 15-17 grudnia 2004, 49-70.

j3] Re es M.. Hurst R.C., Healy J.C.. Parker J.D.: Creep behaviour of candidate tubular ferritic oxide-dispersion-strengthened beat exchan-ger components, Proc.of Sixth International Conference on Creep and Fatigue. ImechE Conference Transactions. London. 153-163, 1996.

(41 Kowalewski Z.L.: Zjawisko Pełzania: Eksperyment i Modelowanie. Wydawnictwo IPPT - Seria Monografie. 2005 (w druku)

[5]    Griffith A.A.: The phenomenon of rupture and flow in solids, Phil.Trans. Royal Soc.. Series A. 1920. 221

(6]    Irwin G.R.: Fracture. Springer F.ncyclopedia of Physics. Vol. VI. 1958. str. 551

(7J Kowalewski Z.L. Deputat ./.: Metody doświadczalne identyfikacji wad materiałowych na podstawie analizy parametrów mechaniki pękania. Dozór Techniczny, (praca złożona). 2005.

[8] Dugdale D.S.: Yielding of Steel set containing slits, J. Mech. Phys. Solids. 8. 1960. 100

(9J Rice J.R.: Fracture. An advanced treatise. Vol. 11: Mathematical Fundamentals, New York London: Academic Press. 1968.

(101 Paris P.. Erdogan F.: A critical analysis of crack propagalion laws. Journal of Basic Engineering, Trans. ASME, December 1963, 538-534.

III] Fonnan R.G, Kearney V.E.. Engle R.M.: Numerical analysis of crack propagalion in cyclic-loaded struclures, Journal of Basic Engineering, Trans. ASMF.. ser D, September 1967. 459-464.

(12] Neimitz A.: Mechanika pękania, PWN. Warszawa 1998.

(131 Golaski L. Pilcer S.: Metody laboratoryjnych badań wytrzymałościowych. Część 1. Mechanika pękania. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 1979.

(14]    Golaski Elementy doświadczalnej mechaniki pękania, Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej. Kielce 1992.

[15)    Biel-Golaska M.. Golaski L.: Ocena bezpieczeństwa eksploatacji niektórych urządzeń poddozorowych na podstawie wykresu pękania FAD. Dozór Techniczny. 1. 1998. 10-12.

(161 Bochenek A.: Elementy mechaniki pękania. Wyd. Politechniki Częstochowskiej. Częstochowa 1998.

119J Neimitz A.: Ocena wytrzymałości elementów konstnikcyjnych zawierających pęknięcia (podstawowe elementy procedur SINTAP). Politechnika Świętokrzyska. Kielce 2004.

134 - DOZOR TECHNICZNY 6/2005