DPŽ 1 Přednášky čát 2 Únvové křivky únvová bezpečnot Miln Růžičk mechnik.f.cvut.cz miln.ruzick@f.cvut.cz
DPŽ 2 Únvové křivky npětí (tre-life curve S-N curve)
DPŽ 3 Hitorie únvy mteriálu 19. toletí rozvoj technického poznání rozšíření možnoti využití oceli kovových mteriálů v běžné prxi. Rozvoj železniční doprvy prní lokomotiv Mr. G. Stephenon 1829. Stvebnictví (moty noné kontrukce) Eiffelov věž 1889. Rozvoj lodní doprvy Výrzný technický pokrok rotoucí počet hvárií lomy kontrukcí Lomy o železničních oukolí (konec 19 t.) Augut Wőhler (1819-1914)
DPŽ 4 www.ncode.com
DPŽ 5 Únvová křivk npětí ttitický pohled 1000 tructurl teel [MP] Mez únvy 100 1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07 N [1] řízení íly, npětí měkké ztěžování R=kont., or m =kont. Mez únvy (Endurmce limit, Ftigue limit) C Prvděpodobnot poruchy P [%] Dne víme: mez únvy neexituje Chápejte ji jko mluvní mez
DPŽ 6 1000 lloy teel CN [MP] 100 1,E+04 1,E+05 1,E+06 N 1,E+07 C N [1] Definujeme tzv. Čovnou mez únvy pro dnou bázi N C kmitů
DPŽ 7 Únvová křivk npětí: S-N křivk, Wöhlerov křivk R m oblt R e C
DPŽ 8 1. Kvzi-ttická pevnot (N<10 2 cyklů) Oblti únvové pevnoti životnoti 2. Nízko-cyklová únv (10 2 <N<5 10 5 cyklů) 3. Vyoko-cyklová únv (5 10 5 < N<2 10 6 cyklů) Typy únvy Únv mteriálu R m oblt R e C Únv oučátí Únv kontrukčních uzlů Únv kontrukce
nekovové mteriály kovy MATERIÁL TECHNOLOGIE úprv povrchu typ výroby DPŽ 9 Hlvní fktory ovlivňující únvový proce, fáze únvového proceu Hlvní fktory geometrické vruby technologické poje TVAR ÚNAVA PROVOZNÍ ZATÍŽENÍ PROVOZNÍ PODMÍNKY
DPŽ 10 Odhd meze únvy Uhlík. oceli (P=1 %): Střídvý th-tlk: σ c = 0,33 (0,35)Rm Míjivý th-tlk: σ hc = 0,61Rm Střídvý ohyb: σ oc = 0,43 Rm Střídvý krut: τ c = 0,25 Rm
DPŽ 11 Wőhlerov křivk popi šikmé čáti mocninný tvr 1000 Bquin 11 523.1 w N C log w logn logc log w w log N logc w log logn K logn logc [MP] 100 10 1 10 100 1000 10000 100000 N [1]
DPŽ 12 Wőhlerov křivk popi šikmé čáti mocninný tvr 1000 Bquin 11 523.1 w N C log w logn logc log w w log N logc w log logn K logn logc [MP] 100 10 1 10 100 1000 10000 100000 N [1] C 1 1 b f Bquin ' f 2N b 2 1 w b
DPŽ 13 Wőhlerov křivk popi šikmé čáti mocninný tvr 1000 Bquin 11 523.1 w N C log w logn logc log w w log N logc w log logn K logn logc [MP] 100 10 1 10 100 1000 10000 100000 N [1] Dlší modely Bquin ' C w f Odvoď: 1 1 b f 2 1 b 2N b
DPŽ 14 Wőhlerov křivk dlší modely 900 800 700 Weibullův: w N A C C [MP] 600 500 400 300 200 Kohoutův Věchetův: C N N B C b 100 0 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08 1.0E+09 N [1]
DPŽ 15 Dlší odhdy meze únvy Vyhodnocovná veličin Vzth pro mez únvy při R=-1 (prvděpodobnot poruchy P=50%) [MP] Koeficienty podmínky pltnoti Autor mez pevnoti R m [MP] -1 =0,432 R m +2,2-1 =0,46 R m -1 = 6 1 Rm +400 kontrukční oceli oceli do R m =1400 MP oceli do R m =1200 ž 1800 MP Buch Žukov Ponomrjev mez kluzu v thu R e krutu t k [MP] kutečná lomová pevnot f [MP] tvrdot HB [MP] meze R m, R e [MP] t -1 =0,27 R m t -1 =0,249 R m +2,5 oceli R m Ł1200 kontrukční oceli Žukov Buch -1 =0,452 R e +94 kontrukční oceli Buch -1 =0,45 R e +122 kontrukční oceli Žukov t -1 =0,448 t k +52 kontrukční oceli Buch -1 =0,35 f 10 kontrukční oceli Žukov -1 =0,315 f -19 kontrukční oceli Mc-Adm -1 =(0,128 0,156) HB uhlíkové oceli Grebenik -1 =(0,168 0,222) HB legovné oceli Grebenik -1 =0,285 ( R e + R m ) kontrukční oceli Špošnikov
DPŽ 16 Vliv velikoti jkoti povrchu
DPŽ 17 Vliv velikoti oučáti k S, e v oučinitel velikoti e [1] 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 oceli Rm=400 ž 580 Rm=700 ž 710 litá ocel Rm=820 ž 860 Rm=850 ž 910 Rm=890 ž 1000 Rm=890 ž 1000 proximce m=-0.03 m=-0.04 m=-0.05 m=-0.06 m=-0.068 k S D c d 10 c x V V D exp d exp m S 0.3 0.2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 průměr hřídele D [mm] y
DPŽ 18 Vliv jkoti obrobení povrchu k SF, p k SF rel c etlon c Jkot povrchu k SF Pevnot v thu
DPŽ 19 Vliv technologie úprv povrchu - k T k T technol c etlon c
DPŽ 20 Mez únvy reálného dílu dimenzování n teoreticky nekonečnou životnot (trvlou pevnot) x c c, v ck S k K f SF k T x c, c v c pev
DPŽ 21 Vliv tředního npětí
DPŽ 22 Vliv tředního npětí
DPŽ 23 Smithův digrm FL
DPŽ 24 Vliv tředního npětí USA (MIL HDBK militry hndbook)
DPŽ 25 Highův digrm σ c Re Rm σ F http://www.engineeringrchive.com/le_ftigue_mentreeqution.html
DPŽ 26 C k = 2 Highův digrm F C C tg R e k = 1,ekv - m + m A C 1 m F k Rm F m R 0 e R e R m Goodmnov čár Hodnoty oučinitele citlivoti k ymetrii cyklu ψ ( bíhvot ) odhd fiktivního npětí: th: ohyb: krut: t F F F Rm 1,5 1,7 Rm 0,7 0,8 Rm
DPŽ 27 Bezpečnot n trvlou pevnot při ymetricky třídvém ztěžování 1. Symetricky třídvé npětí Dán mplitud Střední npětí m =0 Mez únvy v kritickém mítě C,V 1000 lloy teel [MP] 100 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 N [1] k C CV,
DPŽ 28 Bezpečnot n trvlou pevnot při ymetrickém ztěžování 2. Pulující nebo neymetricky třídvé npětí Dán mplitud Střední npětí m >0 Mez únvy v kritickém mítě C,V Pro mezní bod M pltí A C, V R M m k 1 A C k M C m (1) (2) A R e A (3) (1) M M P (2) Mezní bod M Prcovní bod P m M R e R m m
DPŽ 29 Bezpečnot při ymetrikém ztěžování A A C, V R M m k 1 A C k M C m (1) (2) 1 1 1 1 1 k k k C C, V f m m R e C,V A (3) (1) M M P (2) R e m M R m m
DPŽ 30 Bezpečnot při ymetrikém ztěžování A R e A M k k m (3) 1 1 1 1 1 k R R k k Re e e,re m,re m A (3) (1) M M P m M (2) R e m Výledný oučinitel bezpečnoti k min k, k C Re
DPŽ 31 Bezpečnot n trvlou pevnot při kombinovném ztěžování Dáno: mplitud normálového npětí (ohyb, th td ) mplitud mykového npětí (krut) m >0 mez únvy v kritickém mítě pro normálové npětí (ohyb, th) C,V mez únvy v kritickém mítě pro mykové npětí (ohyb, th) t C,V 2 2 t A A t C C t A A 1 k k t t 1 1 1 1 1 k k k t 2 2 2 2 2 C t C t (1) (2) t t c t A t (1) P Mezní bod M Prcovní bod P (2) M k=2 A c
DPŽ 32 Bezpečnot n trvlou pevnot při kombinovném ztěžování Dáno: mplitud normálového npětí (ohyb, th td ) třední npětí m >0 mplitud mykového npětí (krut) m >0 třední npětí t m >0 mez únvy v kritickém mítě pro normálové npětí (ohyb, th) C,V mez únvy v kritickém mítě pro mykové npětí (ohyb, th) t C,V t t m m
DPŽ 33 Bezpečnot n trvlou pevnot při kombinovném ztěžování t 2 cety řešení t m m 1 1 1 1 1 k k k C, V f m 1 1 1 1 1 k t t t k k t t m C, V f m m t m 1 1 1 k k k 2 2 2 C t t t t 2 2, HMH 3 t t t m t 2 2 m, HMH m 3 m 1 1 1 1 1 k k k C C, V f m, HMH m, HMH t m m