5. Únava materiálu S-n přístup (Stress-life) Pavel Hutař, Luboš Náhlík



Podobné dokumenty
12. Únavové šíření trhliny. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

3. Mezní stav křehké pevnosti. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Úvod do únavového poškozování

8. Základy lomové mechaniky. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

10. Elasto-plastická lomová mechanika

Přednášky část 2 Únavové křivky a faktory, které je ovlivňují

Test A 100 [%] 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná.

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ strojní součásti. Přednáška 2

Únava (Fatigue) Úvod

Nauka o materiálu. Přednáška č.5 Základy lomové mechaniky

České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní. Pevnost a životnost Jur II. Pevnost a životnost. Jur II

Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1

Jméno: St. skupina: Datum cvičení: Autor cvičení: Doc. Ing. Stanislav Věchet, CSc., Ing. Petr Liškutín, Ing. Martin Petrenec,

5. Únava Zatížení při únavě, Wöhlerův přístup a lomová mechanika, únosnost, vliv vrubů, kumulace poškození, přístup podle Eurokódu.

Je-li poměr střední Ø pružiny k Ø drátu roven 5 10% od kroutícího momentu. Šroub zvedáku je při zvedání namáhán kombinací tlak, krut, případně vzpěr

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

Výpočtová i experimentální analýza vlivu vrubů na omezenou životnost součástí

Dynamická pevnost a životnost Přednášky

Dynamická pevnost a životnost Přednášky

Únava materiálu. únavového zatěžování. 1) Úvod. 2) Základní charakteristiky. 3) Křivka únavového života. 4) Etapy únavového života

Kapitola vstupních parametrů

OVMT Mechanické zkoušky

Namáhání na tah, tlak

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ strojní součásti. Přednáška 11

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

DESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY SVARŮ I.

ŠROUBOVÉ SPOJE VÝKLAD

HODNOCENÍ PEVNOSTI A ŽIVOTNOSTI ŠROUBŮ DLE NORMY ASME BPV CODE, SECTION VIII, DIVISION 2

SVÚM a.s. Zkušební laboratoř vlastností materiálů Tovární 2053, Čelákovice

Ing. Michal Lattner Fakulta výrobních technologií a managementu Věda pro život, život pro vědu CZ.1.07/2.3.00/45.

Pastorek Kolo ii Informace o projektu?

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie)

4. Tenkostěnné za studena tvarované prvky. Návrh na únavu OK.

1. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

Pevnost a životnost Jur III

IOK L. Rozlívka 1, M. Vlk 2, L. Kunz 3, P. Zavadilová 3. Materiál. Institut ocelových konstrukcí, s.r.o

Pevnost a životnost Jur III

Vzpěr, mezní stav stability, pevnostní podmínky pro tlak, nepružný a pružný vzpěr Ing. Jaroslav Svoboda

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

b) Křehká pevnost 2. Podmínka max τ v Heigově diagramu a) Křehké pevnosti

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

Zvýšení spolehlivosti závěsného oka servomotoru poklopových vrat plavební komory

VY_32_INOVACE_C 07 03

3. Způsoby namáhání stavebních konstrukcí

133YPNB Požární návrh betonových a zděných konstrukcí. 4. přednáška. prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

písemky (3 příklady) Výsledná známka je stanovena zkoušejícím na základě celkového počtu bodů ze semestru, ze vstupního testu a z písemky.

ANALÝZA NAPĚTÍ A DEFORMACÍ PRŮTOČNÉ ČOČKY KLAPKOVÉHO RYCHLOUZÁVĚRU DN5400 A POROVNÁNÍ HODNOCENÍ ÚNAVOVÉ ŽIVOTNOSTI DLE NOREM ČSN EN A ASME

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Zkouška rázem v ohybu. Autor cvičení: prof. RNDr. B. Vlach, CSc; Ing. Petr Langer. Jméno: St. skupina: Datum cvičení:

9. Lineárně elastická lomová mechanika K-koncepce. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Pružnost a pevnost. 6. přednáška 7. a 14. listopadu 2017

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.

OVMT Mechanické zkoušky

ρ 490 [lb/ft^3] σ D 133 [ksi] τ D 95 [ksi] Výpočet pružin Informace o projektu ? 1.0 Kapitola vstupních parametrů

Přetváření a porušování materiálů

Přednášky část 2 Únavové křivky a únavová bezpečnost

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

VŠB TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ, KATEDRA ČÁSTÍ A MECHANISMŮ STROJŮ

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OPVK)

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

Provozní pevnost a životnost dopravní techniky. - úvod do předmětu

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

Šroubovitá pružina válcová tažná z drátů a tyčí kruhového průřezu [in]

Příloha č. 1. Pevnostní výpočty

NEKONVENČNÍ VLASTNOSTI OCELI 15NiCuMoNb5 (WB 36) UNCONVENTIONAL PROPERTIES OF 15NiCuMoNb (WB 36) GRADE STEEL. Ladislav Kander Karel Matocha

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Zkoušky vlastností technických materiálů

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

1 Úvod do konstruování 3 2 Statistické zpracování dat 37 3 Volba materiálu 75 4 Analýza zatížení a napětí Analýza deformací 185

POROVNÁNÍ RŮZNÝCH PŘÍSTUPŮ K ODHADU MEZE ÚNAVY

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Šroubovitá pružina válcová zkrutná z drátů a tyčí kruhového průřezu [in] 1.3 Provozní teplota T 200,0 1.4 Provozní prostředí

Příloha-výpočet motoru

Šnekové soukolí nekorigované se šnekem válcovým a globoidním kolem.

strol. s.ucasl. Joseph E. Shigley The Iowa State University of Science and Technology Richard G. Budynas Institute of Technology

1. přednáška. Petr Konvalinka

OBLASTI STROJÍRENSTVÍ

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 6

POŽADAVKY KE ZKOUŠCE Z PP I

OPTIMALIZACE NÁVRHU CB VOZOVEK NA ZÁKLADĚ POČÍTAČOVÉHO A EXPERIMENTÁLNÍHO MODELOVÁNÍ. GAČR 103/09/1746 ( )

Cvičení 1. Napjatost v bodě tělesa Hlavní napětí Mezní podmínky ve víceosé napjatosti

TVÁŘENÍ ZA STUDENA LISOVÁNÍ

CZ.1.07/1.5.00/

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

PRŮBĚH ZKOUŠKY A OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE Z PŘEDMĚTU BETONOVÉ PRVKY předmět BL01 rok 2012/2013

Průvodní zpráva ke statickému výpočtu

Přednášky část 4 Analýza provozních zatížení a hypotézy kumulace poškození, příklady. Milan Růžička

Wöhlerova křivka (uhlíkové oceli výrazná mez únavy)

Pevnost v tahu vláknový kompozit

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek: :

Transkript:

Příklad Zadání: Vytvořte přibližný S-n diagram pro ocelovou tyč a vyjádřete její rovnici. Jakou životnost můžeme očekávat při zatížení souměrně střídavým cyklem o amplitudě 100 MPa? Je dáno: Mez pevnosti Rm = 600 MPa, tyč má průřez čtverce o straně 150 mm a je vyrobena válcováním za tepla. Součást může pracovat až za teploty 500 C. Zatížena bude st řídavým ohybem. Řešení: σ = σ C C C C C C C C velikost zatížení kval. pov. zprac. pov. teplota prostředí σ 0,5 R = 0,5 600 = 300MPa C m A95 = 0,05bh = 0,05 150 150 = 1125 mm 2 d ekviv A95 1125 = = = 121,2 mm 0, 0766 0, 0766 C C velikost velikost = 1,189d 0,097 ekviv ( ) 0,097 = 1,189 121,2 = 0, 747 C = 1,0 zatížení

Příklad Ekvivalentní průměr

Příklad Rm = 600 / 6.895 = 87 kpsi C b 0,718 kval. povrch = A Rm = 57,7 600 = 0,584

Příklad pro T 450 C C = 1 teplota ( 450) ( ) pro 450 C < T 550 C C = 1 0, 0058 T 450 C teplota teplota = 1 0, 0058 550 = 0, 71

Příklad Mez únavy pro danou součást: σ = 300 1 0,747 0,584 0,71 = 93 MPa C Spolehlivost Pokud uvážíme navíc spolehlivost, např. 99.9 %, dostaneme po korekci: σ = 300 1 0,747 0,584 0,71 0,753 = 70 C MPa Pro konstrukci S-n diagramu budeme potřebovat hodnotu σ 1000 : σ 1000 = 0,9 R m = 0,9 600 = 540 MPa b 1 σ 1 540 log log z σ C 3 70 1000 = = = 3 6 log 1 log 2 lo ( ) ( ) ( C) = ( σ ) b ( n ) 0, 2958 z = n n = g 10 log 10 = 3 log log log 1000 1 ( C) = ( ) ( ) ( ) log log 540 0, 2958 log 1000 C = 4165, 71 10 n 10 3 6

Příklad b 0,2958 σ n = C n = 4165, 71n MPa 0,2958 100 = 4165, 71n MPa n = = 5,4763 10 30 000 cyklů

Mez únavy Odhad meze únavy z prezentace prof. M.Růžičky Vyhodnocovaná veličina Vztah pro mez únavy při R=-1 (pravděpodobnost poruchy P=50%) [MPa] Koeficienty a podmínky platnosti Autor mez pevnosti R m [MPa] σ -1 =0,432 R m +2,2 σ -1 =0,46 R m σ -1 = 6 1 Rm +400 konstrukční oceli oceli do R m =1400 MPa oceli do R m =1200 až 1800 MPa Buch Žukov Ponomarjev mez kluzu v tahu R e a krutu τ k [MPa] skutečná lomová pevnost σ f [MPa] tvrdost HB [MPa] meze R m, R e [MPa] τ -1 =0,27 R m τ -1 =0,249 R m +2,5 σ -1 =0,452 R e +94 σ -1 =0,45 R e +122 τ -1 =0,448 τ k +52 σ -1 =0,35 σ f 10 σ -1 =0,315 σ f -19 σ -1 =(0,128 0,156) HB σ -1 =(0,168 0,222) HB oceli R m 1200 konstrukční oceli konstrukční oceli konstrukční oceli konstrukční oceli konstrukční oceli konstrukční oceli uhlíkové oceli legované oceli Žukov Buch Buch Žukov Buch Žukov Mc-Adam Grebenik Grebenik σ -1 =0,285 ( R e + R m ) konstrukční oceli Šapošnikov

Koncentrace napětí Vruby σ σ max S x K t = σ max S σ y Součinitel koncentrace napětí (teoretický): K t K f Součinitel vrubu: K f σ = σ ( ) C bezvrubu ( ) C svrubem q K = f K K f t 1 1 q = 0 pro K f = 1 (není vliv vrubu) q = 1 pro teoreticky nejvyšší hodnotu K f = K t ( ) = 1+ q K 1 t

Součinitel koncentrace napětí (Peterson) Koncentrace napětí

Koncentrace napětí

Koncentrace napětí Peterson: Neuber: 1 q = a 1+ r 1 q = ρ 1+ r K K f f = Kt 1 1 + a 1+ r Kt 1 = 1+ ρ 1+ r a [ MPa] [ MPa] 1,8 300 6,895 = 0, 0254 R m mm

Koncentrace napětí

[ MPa] [ MPa] 1,8 Příklad Ocelová tyč (zatížená axiálně tahem o R = -1) o šířce 25 mm a tloušťce 6 mm je opatřena dvěmi proti sobě ležícími polokruhovými vruby o poloměru 2,5 mm. V místě vrubů je průřez zúžen na šířku 20 mm. Určete součinitel vrubu K f. Mez pevnosti oceli je 786 MPa. r 2,5 0,125 h = 20 = w 25 1, 25 h = 20 = K 2,42 t = 1,8 300 6,895 300 6,895 a = 0, 0254 = 0, 0254 = 0,145mm R m 786 1 1 q = = = 0,945 K f = 1+ q ( Kt 1) = 1+ 0,945( 2, 42 1) = 2,34 a 0,145 1+ 1+ r 2,5 Pokud odhadneme mez únavy součásti bez vrubu za pomoci vztahu: σ C ( bez vrubu) 0,5Rm = 0,5 786 = 393 MPa, potom mez únavy součásti s uvedeným vrubem bude: σ C( bez vrubu) 393 σ C ( svrubem) = = = 168 MPa. K 2,34 f

Palmgren-Minerova hypotéza Kumulace poškození Pro 1 zátěžný blok:.

Kumulace poškození. jeden zátěžný blok Pro B f zátěžných bloků:

Příklad Zkušební těleso z oceli bylo podrobeno opakovanému jednoosému zatěžování (viz obrázek). Určete počet zátěžných cyklů do únavového poškození tělesa.. opakování

Použitá literatura - Bannantine, J.A., Comer, J.J., Handrock, J.L., Fundamentals of metal fatigue analysis, Prentice Hall, New Jersey, 1990 -Dowling, E. N., Mechanical behavior of materials, Simon & Schuster Comp., New Jersey, 1999 - Norton, R. L., Machine design An integrated approach, Pearson, New Jersey, 2006 - Růžička, M., Mezní stavy konstrukcí, PowerPointová prezentace, Ústav mechaniky FS ČVUT v Praze. (http://mechanika.fsid.cvut.cz) - Růžička, M., Hanke, M., Rost, M., Dynamická pevnost a životnost, skripta FS ČVUT, 1989 - Kunz, J., Základy lomové mechaniky, skripta ČVUT, 1994 - Vlk, M., Mezní stavy a spolehlivost, skripta VUT, 1991 - Ondráček, E., Vrbka, J., Janíček, P., Mechanika těles pružnost a pevnost II, skripta VUT, 1991 - Janíček, P., Ondráček, E., Vrbka, J., Mechanika těles pružnost a pevnost I, skripta VUT, 1992