Přetváření a porušování materiálů

Transkript

1 Přetváření a porušování materiálů

2 Přetváření a porušování materiálů 1. Viskoelasticita 2. Plasticita 3. Lomová mechanika 4. Mechanika poškození

3 Přetváření a porušování materiálů 2. Plasticita 2.1 Konstitutivní vztahy pro jednoosou napjatost

4 Jednoosá tahová zkouška oceli trhací stroj s upnutým ocelovým prutem

5 Jednoosá tahová zkouška oceli trhací stroj s upnutým ocelovým prutem

6 Jednoosá tahová zkouška oceli přetržený vzorek po testu

7 Jednoosá tahová zkouška oceli přetržený vzorek po testu

8 Jednoosá tahová zkouška oceli přetržený vzorek po testu

9 tahová síla [N] protažení [mm] Jednoosá tahová zkouška oceli naměřená závislost mezi silou a protažením F EA L L

10 napětí [MPa] poměrné protažení [1] Jednoosá tahová zkouška oceli naměřená závislost mezi napětím a deformací F A E

11 tahová síla [N] protažení [mm] Jednoosá tahová zkouška oceli lineárně pružné chování

12 tahová síla [N] protažení [mm] Jednoosá tahová zkouška oceli mez kluzu lineárně pružné chování

13 tahová síla [N] protažení [mm] Jednoosá tahová zkouška oceli mez kluzu pružnoplastické chování (se zpevněním) lineárně pružné chování

14 tahová síla [N] protažení [mm] Jednoosá tahová zkouška oceli mez kluzu pružnoplastické chování (se zpevněním) porušení lineárně pružné chování

15 Jednoosá tahová zkouška různých kovů legovaná ocel tepelně upravená ocel žíhaná ocel ocel válcovaná za studena tvrdý bronz měkká ocel žíhaná měď

16 Jednoosá tahová zkouška žíhané slitiny AU4G MPa odtěžovací větev [%]

17 Jednoosá tahová zkouška feritické oceli MPa [%]

18 Jednoosá tahová zkouška titanu MPa [%]

19 Jednoosá tahová zkouška slitiny titanu a hliníku MPa [%]

20 Jednoosá tahová zkouška slitiny niklu a titanu MPa [%]

21 smykové napětí Kombinace tahu a smyku pro různé kovy xy 0 kombinace napětí na mezi kluzu měď hliník měkká ocel normálové napětí x 0

22 Jednoosá tahová zkouška polymerů

23 Jednoosá tlaková zkouška betonu

24 Nepružné chování materiálu - experimenty jednoosá tlaková zkouška betonu

25 Nepružné chování materiálu - experimenty jednoosá tlaková zkouška betonu

26 Nepružné chování materiálu - experimenty jednoosá tlaková zkouška betonu

27 Nepružné chování materiálu - experimenty jednoosá tlaková zkouška betonu

28 tlaková síla [kn] stlačení [mm] Nepružné chování materiálu - experimenty jednoosá tlaková zkouška betonu pracovní diagram: jednoosá tlaková zkouška pro beton

29 Jednoosá tlaková zkouška betonu pracovní diagram: jednoosá tlaková zkouška pro beton

30 Jednoosá tlaková zkouška betonu změkčení pracovní diagram: jednoosá tlaková zkouška pro beton

31 Jednoosá tahová zkouška betonu pracovní diagram: jednoosá tahová zkouška pro beton

32 Jednoosá tahová zkouška betonu pracovní diagram: jednoosá tahová zkouška pro beton výrazné změkčení

33 MPa Jednoosá tahová zkouška betonu výrazné změkčení snížení tuhosti způsobené poškozením 3 [10 ]

34 Přetváření betonu při tlaku v sevření

35 Víceosá tlaková zkouška betonu x MPa y -20 z MPa x 3 [10 ]

36 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) ideálně tuhoplastický model

37 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) ideálně tuhoplastický model ideálně pružnoplastický model

38 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) tuhoplastický model se zpevněním

39 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) tuhoplastický model se zpevněním pružnoplastický model se zpevněním

40 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) pružnoplastický model se změkčením

41 Nepružné chování materiálu - modely Základní typy modelů (idealizovaný popis) pružnoplastický model se změkčením model poškození se změkčením

42 Mechanismus plastického přetváření krystalů Základní mechanismus plastický pokluz v preferovaných směrech podél krystalografických rovin. Krystalické mřížky: BCC (body-centered cubic) FCC (face-centered cubic) HCP (hexagonal close-packed) ocel, chrom, wolfram měď, hliník, olovo zinek, titan

43 Mechanismus plastického přetváření krystalů Schématické zobrazení krystalické mřížky ve dvou rozměrech:

44 Mechanismus plastického přetváření krystalů pružná deformace

45 Mechanismus plastického přetváření krystalů vratná (zmizí po odtížení)

46 Mechanismus plastického přetváření krystalů pružná deformace

47 Mechanismus plastického přetváření krystalů pružná deformace a plastický pokluz

48 Mechanismus plastického přetváření krystalů trvalá deformace po odtížení

49 Mechanismus plastického přetváření krystalů převod na ekvivalentní deformaci spojitého prostředí (kontinua)

50 Mechanismus plastického přetváření krystalů převod na ekvivalentní deformaci spojitého prostředí (kontinua)

51 Mechanismus plastického přetváření krystalů převod na ekvivalentní deformaci spojitého prostředí (kontinua)

52 Mechanismus plastického přetváření krystalů převod na ekvivalentní deformaci spojitého prostředí (kontinua)

53 Mechanismus plastického přetváření krystalů Schmidův zákon: y z x m x

54 Mechanismus plastického přetváření krystalů Schmidův zákon: Plastické přetváření začne v okamžiku, kdy smykové napětí na některé krystalografické rovině v některém z krystalografických směrů dosáhne kritické hodnoty. y z x m x nm nm cos cos nm nm x crit aktivace pokluzu v příslušném směru

55 Ideálně tuhoplastický model tuho- plastický ideálně plastický článek 0 mez kluzu, mezní plastické napětí

56 Ideálně tuhoplastický model

57 Ideálně tuhoplastický model

58 Ideálně pružnoplastický model Rozklad deformace na pružnou a plastickou část: celková plastická pružná

59 Ideálně pružnoplastický model E 0 e p 0 0 0

60 Ideálně pružnoplastický model e p e p rozklad deformace na pružnou a plastickou část p e

61 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním E H 0 e p

62 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním H E 0 0

63 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním H E 0 0

64 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním E H 0 0

65 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním E H 0 0

66 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním E H 0 0

67 Pružnoplastický model s lineárním kinematickým zpevněním p 0 0 Pružná oblast v prostoru napětí se posouvá kinematické zpevnění

68 Pružnoplastický model s lineárním izotropním zpevněním 0 0 Y p 0 0 Y Pružná oblast v prostoru napětí se roztahuje izotropní zpevnění

69 Pružnoplastický model s nelineárním izotropním zpevněním 0 0 Y p 0 0 Y Nelineární izotropní zpevnění

70 Přetváření a porušování materiálů 2. Plasticita 2.2 Plastická analýza prutových konstrukcí

71 Ideálně pružnoplastický model v oddílu 2.2 budeme pracovat výhradně s ideálně pružnoplastickým modelem 0 0 / E

72 Pružnoplastická analýza průřezu za ohybu b h 0 max 0 pružný stav průřezu 0 / E

73 Pružnoplastická analýza průřezu za ohybu b h 0 0 / E 0 mezní pružný stav průřezu 0 / E

74 Pružnoplastická analýza průřezu za ohybu b h h e 0 0 / E 0 pružnoplastický stav průřezu 0 / E

75 Pružnoplastická analýza průřezu za ohybu b h h e 0 0 / E 0 pružnoplastický stav průřezu 0 / E

76 Pružnoplastická analýza průřezu za ohybu b h he mezní plastický stav průřezu 0 / E

77 Mezní plastická analýza průřezu za ohybu b 0 0 bh /2 h h /2 0 bh /2 M 0 2 bh 0 0 W0 0 W 0 mezní plastický 4 bh 4 2 moment plastický průřezový modul (pro obdélník)

78 Pružný a plastický průřezový modul obdélník kruh válcované profily pružný průřezový modul bh We 6 We r tabelováno plastický průřezový modul 2 bh W0 1,5We 4 3 4r 16 W0 We 1,7 W 3 3 e

79 Pružnoplastický ohyb analýza průřezu zdroj: ocel.wz.cz/sortiment/tabulka-04.xls IPE 200 W W e, y e, z 194,32 cm 28,47cm 3 3 W W 220, 64 cm 1,14 W 3 0, y e, y 44, 61cm 1,57 W 3 0, z e, z

80 Mezní plastická analýza průřezu za ohybu N 1 h T N 2 r 1 r 2 N 2 r 1 r 2 N 1 V mezním plastickém stavu za čistého ohybu (bez normálové síly) půlí neutrální osa průřez na dvě části o stejné ploše. N 0 A A

81 Mezní plastická analýza průřezu za ohybu N 1 h T N 2 r 1 r 2 N 2 r 1 r 2 N 1 mezní plastický moment: M N r N r N r N r N 0 A A