Murtumismekaniikka III LEFM => EPFM

Samankaltaiset tiedostot
Vaatimukset. Rakenne. Materiaalit ja niiden ominaisuudet. Timo Kiesi

Murtumismekaniikka II. Transitiokäyttäytyminen ja haurasmurtuma

Tuukka Yrttimaa. Vaurioituminen. Sitkeä- ja haurasmurtuma. Brittle and Ductile Fracture

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto

Kon Luento 12 -Säteilyhaurastuminen -Mikrorakenteen vaikutus murtumiseen -Yhteenveto -CASE: Murtumismekanismien yhteisvaikutukset

SISÄLTÖ 1. Veto-puristuskoe 2. Jännitys-venymäpiirros 3. Sitkeitten ja hauraitten materiaalien jännitysvenymäkäyttäytyminen

TERÄKSEN KÄYTTÄYTYMINEN ÄÄRIOLOSUHTEISSA.

Murtumismekanismit: Väsyminen

Väsyminen. Amanda Grannas

CHEM-A1410 Materiaalitieteen Perusteet Luento 3: Mekaaniset ominaisuudet Ville Jokinen

KERTOPUUN ~1URTUMISSITKEYS. SAROii AVAAVASSA KUOR~liTUKSESSA. Rakenteiden Mekaniikka, Vol.19 No , s Fonsel ius JOHDANTO

Vauriomekanismi: Väsyminen

Miksi vaurioita I. Triviaaliselitykset eivät riitä estämään vaurioita jotka voitaisiin estää nykytiedolla II. Syvempikin vaurioanalyysi jää tyypillise

Murtumissitkeyden arvioimisen ongelmia

Hitsaustekniikkaa suunnittelijoille koulutuspäivä Hitsattujen rakenteiden lujuustarkastelu Tatu Westerholm

Stalatube Oy. P u t k i k a n n a k k e e n m a s s o j e n v e r t a i l u. Laskentaraportti

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

2. harjoitus - malliratkaisut Tehtävä 3. Tasojännitystilassa olevan kappaleen kaksiakselista rasitustilaa käytetään usein materiaalimalleissa esiintyv

MEKAANINEN AINEENKOETUS

TILASTOLLINEN KOON VAIKUTUS MONOTONISESSA KUORMITUKSESSA

Pienahitsien materiaalikerroin w

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

Johdatus materiaalimalleihin

Perttu Hintikka KOMPOSIITTILAMINAATTIEN MURTUMISMEKAANISTEN PARAMETRIEN MÄÄRITTÄMINEN

Valetun valukappaleelle on asetettu usein erilaisia mekaanisia ominaisuuksia, joita mitataan aineenkoestuksella.

Lovilujittuminen. Lovessa kolmiaksiaalinen jännitystila Lovessa materiaali käyttäytyy kuin se*olisi lujempi

I-Koulutuksesta. Raimo Suoranta LUT KONE

Suhteellisuusteorian perusteet, harjoitus 6

TEKNILLINEN TIEDEKUNTA. Todennäköisyysteoriaan ja murtumismekaniikkaan pohjautuva laskentatyökalu teollisuuden tarpeisiin.

Luento 3. Millerin indeksit Kidevirheet Röntgendiffraktio Elastisuusteoria

Murtumismekaniikka. Jussi Tamminen

KUPARISAUVOJEN KOVUUS-, VETO-, JA VÄSYTYSKOKEET ANU VÄISÄNEN, JARMO MÄKIKANGAS, MARKKU KESKITALO, JARI OJALA

Väsymissärön ydintyminen

Analysoidaan lämpöjännitysten, jännityskeskittymien, plastisten muodonmuutosten ja jäännösjännityksien vaikutus

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

LUJUUSHYPOTEESIT, YLEISTÄ

Koneenosien lujuuslaskenta

Vaurioiden tyypilliset syyt

Tehtävä 1. Lähtötiedot. Kylmämuovattu CHS 159 4, Kylmävalssattu nauha, Ruostumaton teräsnauha Tehtävän kuvaus

Makroskooppinen approksimaatio

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

Liite A : Kuvat. Kuva 1.1: Periaatekuva CLIC-kiihdyttimestä. [ 1 ]

TkL. Matti Koskimäki

ULTRALUJAN TERÄKSISEN RAKENNEPUTKEN JA VEITSILEVYN LIITOKSEN MUOTOILU HAURASMURTUMAA VASTAAN

Kalsinaattorin siirtymien ja teräskuoren murtumien tutkiminen

Pienillä taivutussauvoilla mitatun murtumissitkeyden pätevyys

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Keijo Silvasti TILASTOLLINEN KOON VAIKUTUS STAATTISESSA KUORMITUKSESSA

Kon Rakenneaineet jännitysten ja ympäristön vaikutusten alaisina 5 op Periodit I II. Luennoitsija: Iikka Virkkunen Harjoitukset: Timo Kiesi

Vastaanotettu Hyväksytty Julkaistu verkossa

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

AKSIAALIVUOSÄHKÖMOOTTORIN VALURUNGON VÄSYMISTARKASTELU

HENKILÖNOSTIMEN PUOMIN ÄÄRILUJUUS EXTREME STRENGTH OF A PERSON LIFTER'S BOOM

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

8. Yhdistetyt rasitukset

sähköverkossa Suprajohtavan käämin suunnitteluperiaatteita eri käämigeometriat (Cont,) 1 Suprajohtavuus sähköverkossa Risto Mikkonen

JGYG-MR-maanjärist S-E Hjelt. Voimien vaikuttaessa reaaliseen aineeseen tapahtuu siinä muutoksia eli aine DEFORMOITUU.

TRANSITIOLÄMPÖTILAN MÄÄRITTÄMINEN KYLMÄNKESTÄVILLÄ TERÄKSILLÄ DETERMINATION OF THE TRANSITION TEMPERATURE OF COLD-RESISTANT STEELS

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys 34

RAKENNEPUTKET EN KÄSIKIRJA (v.2012)

Ympäristövaikutteinen murtuminen EAC

Betonipaalun käyttäytyminen

KON-C3002. Tribologia. Kosketusjännitykset

Kitkaväsymisestä aiheutuvien säröjen etenemisen tutkiminen murtumismekaniikan avulla

TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R Menetelmäkuvaus tartuntavetotankojen

TIMO YRJÄNÄ MURTUMISPARAMETRIEN LASKEMINEN ELEMENTTIMENETELMÄLLÄ

TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R Menetelmäkuvaus tartuntavetotankojen

Suojausterästen materiaalimallit

Materiaalien mekaniikka

Ultralujien terästen hitsausliitosten väsymislujuus

Applicability of miniature Compact Tension specimens for fracture toughness determination in ductile-brittle transition range

Teräsbetonipaalun mitoitus PO-2016 mukaan

LUJUUSOPPI. TF00BN90 5op. Sisältö:

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

Teräsristikon liitoksen sitkeyden merkitys vaurion rajoittamisessa

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Tuulikuormat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys

SUORITUSTASOILMOITUS asetuksen (EU) nro 305/2011 liitteen III mukaan. tuotteelle SCHÖNOX MES. nro

JÄNNERAUDOITTEET. Sisältö Jännityskorroosio rakenteellinen näkökulma TkT Anssi Laaksonen

CHEM-A1410 Tulevaisuuden materiaalit, 2. luento, ominaisuuksista

PANK Menetelmä soveltuu ainoastaan kairasydännäytteille, joiden halkaisija on mm.

Lectio Praecursoria: Epälokaali epälineaarinen potentiaaliteoria ja fraktionaaliset integraalioperaattorit

TUTKIMUKSEN JA TUOTEKEHITYKSEN VUOROVAIKUTUS JÄÄNMURTAJIEN SUUNNITTELUSSA Kaj Riska ILS Oy

Johdatus materiaalimalleihin

MEI Murtumismekaniikka

VÄSYMISMITOITUS Pasila. Antti Silvennoinen, WSP Finland

HITSATUN LIITOKSEN VÄSYMISKESTÄVYYDEN MÄÄRITTÄMINEN SÄRÖN KASVUN SIMULOINNILLA

Kon Teräkset Harjoituskierros 6.

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 3: TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt

SUORITUSTASOILMOITUS asetuksen (EU) nro 305/2011 liitteen III mukaan. tuotteelle SCHÖNOX ES. nro

Jännebetonipalkin puristusmurtokestävyys

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

1 Kompleksitason geometriaa ja topologiaa

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

Paaluseminaari 2015 Ajan vaikutus geoteknisen kestävyyden kehittymiseen

SUORITUSTASOILMOITUS asetuksen (EU) nro 305/2011 liitteen III mukaan. tuotteelle SCHÖNOX ES. nro

Transkriptio:

Murtumismekaniikka III LEFM => EPFM

LEFM Rajoituksia K on validi, kun plastisuus rajoittuu pienelle alueelle särön kärkeen mitattavat TMMT-tilassa Hauraille materiaaleille

Validiteetti Standardin kokeellinen vaatimus: r y < näytteen koko / 50 TMMT LEFM voimassa, kunhan tason mitat suuria verrattuna singulariteetin dominoiman alueen kokoon (Kokeet täydellä ainevahvuudella)

Sitkeämmillä materiaaleilla: Särön kärki plastisoituu Särön kärki tylpistyy Särö voi kasvaa jonkin matkaa sitkeän murtumisen mekanismilla ennen haurasmurtuman ydintymistä

Tylpistymisen vaikutus

Plastisen alueen koko ~ etäisyys, jossa jännitys saavuttaa myötölujuuden (TJT)

Irwinin plastisuuskorjaus Ratkaisu poikkeaa oikeasta, sillä se perustuu elastiseen ratkaisuun Myötäminen aiheuttaa jännitysten uudelleenjärjestymisen tasapainon saavuttamiseksi Korjaamalla em. ratkaisu tasapainoyhtälöllä saadaan Irwinin korjaus: särö käyttäytyy kuin särön kärki olisi plastisen vyöhykkeen keskellä:

K eff riippuu K:sta => iteratiivinen ratkaisu

Duddale - Barenblatt Strip-yield model

Murtumiseen vaikuttavat tekijät

Elastis-plastinen murtumismekaniikka (EPFM)

CTOD Wells - K Ic arvoja ei voi mitata sitkeille materiaaleille Mitä sitkeämpi materiaali, sitä enemmän särö tylpistyy Särön kärjen tylpistyminen kuvaa materiaalin sitkeyttä

CTOD Yhteys K:hon LEFM tapauksessa

Kokeellinen määrittäminen

J-integraali Epälineaarinen G Tieriippumaton integraali ei sisäisiä jännityksiä tai lämpötilavaihteluita (tällöin pinta-alatermi)

Tieriippuvuuden johto J on jännityspotentiaali-intergraali T i on viivan normaalin suuntainen jännitys Integraali mielivaltaisen suljetun ympyrän yli on 0

Särön kärjen ympäri J 0

Tieriippumattomuus Suljettu tie J1+J2+J3+J4 = 0 J2 = J4 = 0 T i = 0 vapaalla pinnalla J1 = -J3 mielivaltaisella J3 => J on tiestä riippumaton

J kuvaa särön ominaisuudet Voidaan osoittaa että J-integraalin arvo on

J-integraali LEFM:n laajennus idealisoimalla elastis-plastinen epälineaaris-elastiseksi

G ja J Lineaariselastisella alueella G = J J pätee myös epälineaaris-elastisella alueella Monotonisesti kasvavassa kuormituksessa epälineaaris elastinen ja elastisplastinen materiaali eivät eroa toisistaan J kuvaa materiaalin kuormitustilannetta G:n pätevyysalueen ulkopuolella

Energian vapautuminen ja ajava voima "Energy release rate" tulee tässä tulkita pienen särönkasvuinkrementin aiheuttamana energiatilamuutoksena

J-integraali jännitysparametrina J kuvaa yksikäsitteisesti särön kärjen jännitystilan

Kuvaa jännitystilaa J kuvaa plastisen vyöhykkeen olot HRR singulariteetti LE => EP =>

Singulariteetit LEFM alueella jännityssingulariteetti, joka kuvaa särön kärjen tilan, kun plastisoituminen on vähäistä ja rajoittuu pienelle alueelle särön kärkeen Suuremmalla kuormalla HRR singulariteetti, joka kuvaa särön kärjen tilaa, kun plastisoituminen rajoittuu alueelle särön kärkeen

Lovi Särö σ yy σ yy σ x K I x

J vs CTOD

K - J K ja J suhteessa toisiinsa LE-alueella EP-alueella voidaan laskea "ekvivalentti" K-arvo Voidaan mitata J (pienellä sauvalla) ja laskea K => K Jc

Similitude

Yksi parametri riittää Murtumismekaaninen parametri (G, K, J tai CTOD) riittää yksin kuvaamaan murtumisen edellytykset (validiusalueillaan) Näin riippumatta kuormituksesta, särökoosta, geometriasta, materiaalista, ympäristöstä, jne. "Silimitude concept"

LEFM vai EPFM

Sitkeä murtuma

Sitkeä murtuminen Voidien ydintyminen Voidien kasvu Voidien yhdistyminen

J-R -käyrä Loppumurtuma ei aina tapahdu yhdellä J-arvolla J c kasvaa murtuman edetessä

J-R-käyriä sitkeille metalleille J-integral [kn/m] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Mode I, N=3.33 Mode I, N=6.67 Mode I, N=20 Mode II, N=3.33 Mode II, N=6.67 Mode II, N=20 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 a [mm]

Poikkileikkauksessa

560 TL 650 TL 560 LT 650 LT Splittin g

Quasicleavage, cleavage Initiation/ propagation energy effect Splittin g Propagation region Ductile regions Initiation region

Mekanismi (skemaattisesti) Mode I Brittle Fracture: Weakest Link Principal and/or tensile stresses Mode I Ductile Fracture: Plastic and/or equivalent strain/s Nucleation, growth and coalescence

Vaiheet al986.dsf

Tylpistyminen

K IC ja sitkeä murtuma Joillain materiaaleilla sitkeä murtuma (mekanismi) vaatii vähän energiaa ja antaa valideja K IC arvoja K IC johto mekanismiriippumaton 6.11.2015 57

Alumiini Ei alttiutta lohkomurtumalle Tyypillinen murtumismekanismi sitkeä murtuma Sitkean murtuman murtumisvastus pieni Mitatut K IC arvot pieniä 25 MPa m ½ Murtuman hallinta Lentokoneet Raketit 6.11.2015 58

Mekanismi vs. käyttäytyminen Mekanismi Murtuu sitkeästi Murtuu hauraasti Lohkomurtuma X Raerajamurtuma X Sitkeä murtuma X X 6.11.2015 59