Plastická deformace a pevnost



Podobné dokumenty
Minule vazebné síly v látkách

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

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

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

Poruchy krystalové struktury

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Mechanické vlastnosti a charakteristiky materiálů I

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Struktura a vlastnosti kovů I.

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

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

Přetváření a porušování materiálů

Tepelně aktivovaná deformace

1. cvičení. Strojírenské materiály

Otázky ke zkoušce BUM LS 2006/07 Požaduji pouze tučně zvýrazněné otázky.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

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

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

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

Porušení hornin. J. Pruška MH 7. přednáška 1

2. VNITŘNÍ STAVBA MATERIÁLŮ

Požadavky na technické materiály

Téma 2 Napětí a přetvoření

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

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

A mez úměrnosti B mez pružnosti C mez kluzu (plasticity) P vznik krčku na zkušebním vzorku, smluvní mez pevnosti σ p D přetržení zkušebního vzorku

2. Molekulová stavba pevných látek

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ PODMÍNKY PLASTICITY A PORUŠENÍ

TEORIE TVÁŘENÍ. Lisování

DVA ZÁKLADNÍ PROBLÉMY PLASTICITY KOVŮ

Plastická deformace a pevnost

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

POLOTOVARY VYRÁBĚNÉ TVÁŘENÍM ZA TEPLA

Vazby v pevných látkách

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Polymorfismus kovů Při změně podmínek (zejména teploty), nebo např.mechanickým působením změna krystalické struktury.

Nejpoužívanější podmínky plasticity

STROJNÍ KOVÁNÍ Dělíme na volné a zápustkové.

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK

Tváření. produktivní metody výroby polotovarů a hotových výrobků, které se dají dobře mechanizovat i automatizovat (velká výkonnost, minimální odpad)

Nejpoužívanější podmínky plasticity

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

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Pevnost v tahu vláknový kompozit

Zkouška u Foreta. Varianty 2. 4,30,64,100,108,116,134,150,153,163. Varianty 3. 20,21,51,100,113,119,126,136,149,160,171

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

Nelineární problémy a MKP

Objemové ultrajemnozrnné materiály a jejich příprava. Doc. RNDr. Miloš Janeček CSc. Katedra fyziky materiálů

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

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

ZKOUŠKA PEVNOSTI V TAHU

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

7 Lineární elasticita

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

Nauka o materiálu typové otázky ke zkoušce

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

2. Struktura a vlastnosti oceli, druhy ocelí Rovnovážné a nerovnovážné struktury oceli, mechanické vlastnosti oceli, druhy konstrukčních ocelí.

Nauka o materiálu. Přednáška č.5 Základy lomové mechaniky

Stavební hmoty. Přednáška 3

Únava (Fatigue) Úvod

Vlastnosti a zkoušení materiálů typové otázky ke zkoušce

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

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

Typy nelinearit. jen v tahu (jen v tlaku), pružnost, plasticita, lomová mechanika,... ), geometrická nelinearita velká posunutí, pootočení.

Kritéria porušení laminy

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

doc.ing. Josef Filípek, CSc.

Precipitace. Změna rozpustnosti je základním předpokladem pro precipitační proces

Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1

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

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

Ráda bych poděkovala mé vedoucí bakalářské práce Ing. Petře Váňové, Ph.D. za odbornost, trpělivost a volný čas. Poděkování patří také firmě BONATRANS

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

Polotovary vyráběné tvářením za studena

Zkoušky rázem. Vliv deformační rychlosti

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

Kontraktantní/dilatantní

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

PŘÍPRAVA ULTRAJEMNNÉ STRUKTURY HLINÍKU INTENZIVNÍ PLASTICKOU DEFORMACÍ A JEJÍ TEPELNÁ STABILITA SVOČ FST 2008

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

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

2. Struktura a vlastnosti oceli, druhy ocelí Rovnovážné a nerovnovážné struktury oceli, mechanické vlastnosti oceli, druhy konstrukčních ocelí.

1 Krystalické a amorfní látky. 4 Deformace pevného tělesa 7. Základní stavební jednotkou krystalické látky jsou monokrystaly.

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

Struktura a vlastnosti pevných látek

Pevnostní vlastnosti

Metody studia mechanických vlastností kovů

Studium tvorby defektů při zpracování plechů. David Ondrušek

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin

Transkript:

Plastická deformace a pevnost Anelasticita vnitřní útlum Tahová zkouška (kovy, plasty, keramiky, kompozity) Fyzikální podstata pevnosti - dislokace (monokrystal polykrystal) - mez kluzu nízkouhlíkových ocelí H. P. vztah - vliv teploty a rychlosti zatěžování na mez kluzu Skutečný tahový diagram Tvrdost a tahový diagram 09:21 1

Zkouška tahem R = F 800 S 0 600 Stress in MPa 400 R e R m A = L * 100 L 0 200 0 ε = L 0 10 20 30 Strain in % L 0 09:21 2

Zkouška tahem Diagram skutečné napětí skutečná deformace 09:21 3

Ideální pevnost σ = Eε 2 ~ σ E ~ E σ 8 0,25r r 0 0 = E 4 09:21 4

Ideální pevnost Co ji kazí? Bodové poruchy vakance, divakance,, cizí atomy Čárové poruchy dislokace šroubové, hranové smíšené Plošné poruchy vrstevné chyby, hranice zrn a jejich vzájemná interakce 09:21 5

kovy inherentní křehkost tvárnost na typu krystalické mřížky kovalentní keramika (r.t.) nejsou pohyblivé dislokace materiál je křehký sklo nejsou pohyblivé dislokace materiál je křehký kovalentní plasty iontová keramika - monokrystaly plasticky deformovatelné (např. NaCl) - polykrystal křehká (malý počet kluzových rovin) 09:21 6

Tahový diagram monokrystalu (kovu) τ skluz = σ( cos Φcosλ) Schmidtův zákon: - skluz nastane, když: mσ = τkrit 09:21 7

Tahový diagram monokrystalu (kovu) pohyblivé dislokace Směr kluzu je totožný se směrem nejhustěji obsazeným atomy Skluzová rovina je totožná s nejhustěji obsazenou rovinou Skluz probíhá v té skluzové rovině, kde působí největší smykové napětí aktivní skluzové roviny 09:21 8

Pohyblivé dislokace 09:21 9

Pohyblivé dislokace 09:21 10

Pohyblivé dislokace Experimentální důkazy existence dislokací 09:21 11

Pohyblivé dislokace 09:21 12

Pohyblivé dislokace Frankův - Readův zdroj 09:21 13

ukotvené dislokace dislokace lesa 09:21 14

Tomáš Kruml 09:21 15

Tahový diagram monokrystalu (kovu) 09:21 16

Tahový diagram monokrystalu (kovů) fcc kovy Al, Cu, γ-fe, Ag,, Au, Pt 4 roviny {111} 3 směry <110> 12 skluzových systémů 09:21 17

Tahový diagram monokrystalu (kovu) hcp kovy Mg, Zn,, Cd, Be,, Ti Základna {0001}.1x Směr <1120>.3x 3 skluzové systémy 09:21 18

bcc - αfe, Mo,, W Tahový diagram monokrystalu (kovu) Směr <111>.. 3 Roviny {110} 4 {211} 4 {321} 8 09:21 19

Dvojčatění Roviny dvojčatění Krystalografické roviny Dvojče - twin 09:21 20

Dvojčatění 09:21 21

Tahový diagram monokrystalu (kovu) I. oblast snadného kluzu, II. oblast lineárního zpevnění, III. oblast odpevnění 09:21 22

Tahový diagram monokrystalu (kovu) Co je typické pro jednotlivé mřížky fcc: τ krit = (0,3-0,8)MPa; 0,8)MPa; I stádium 30%; II a III závisí na teplotě hcp:τ krit = (0,3-0,8)MPa; 0,8)MPa; I stádium 200%; II a III závisí na teplotě bcc: τ krit =(30-80)MPa a závisí na teplotě; I stádium velmi malé 09:21 23

Tahový diagram polykrystalu Ekvivalentní plastická deformace Hydrostatická napětí 09:21 24

Tahový diagram polykrystalu pohyblivé dislokace aspoň 5 nezávislých skluzových systémů fcc mřížka (malé τkrit + 12 nezávislých skluzových rovin) tvárný materiál hcp mřížka (malé τkrit + někdy jen 3 nezávislé skluzové roviny) zpravidla křehký bcc mřížka (velké τkrit + mnoho nezávislých skluzových rovin) pevný a tvárný 09:21 25

Tahový diagram polykrystalu 09:21 26

Hall - Petchova rovnice Tomáš Kruml 09:21 27

τ max τ i τ D Hall - Petchova rovnice - smykové napětí působící ve skluzové rovině vyvolané vnějším napětím - napětí působící proti pohybu dislokací - napětí nutné ke vzniku (uvolnění dislokací) koncentrace napětí v bodě B L ( τ max τ i ). x, 09:21 28

09:21 29 2 1/ 2 3/ 2 1/ max max max max 2, 2,, 1 ) ( + = = = + = + + = + = d k R k k d k L x L x x L y i e y y i i y i D i i D σ τ σ τ τ τ τ τ τ τ τ τ podmínka plastické deformace na hranici Hall Hall - Petchova Petchova rovnice rovnice

Hall - Petchova rovnice R = σ + el i k.d -1/ 2 vliv velikosti zrna napětí působící proti pohybu dislokací Ovládání deformačního chování a pevnostních vlastností 09:21 30

Zpevnění σ i = σ 0 + σ µ + σ t.r. +σ p.r. σ 0 σ µ σ t.r. σ p.r. - P-N N napětí - odpor vyvolaný přítomnostp tomností jiných dislokací - zpevnění tuhým roztokem - precipitační zpevnění 09:21 31

Výrazná Vliv zpevnění mez kluzu (σ( i ) s Lüdersovou deformací Vliv intersticiálních příměsí Mez kluzu Vliv teploty Nevýrazná mez kluzu Vliv rychlosti zatěžování 09:21 32

Skutečné napětí skutečná deformace Skutečné napětí Skutečná deformace S S 0 σ = F L L + L0 = = = ( ε + 1) L L 0 0 S σ = S R 0 ( ) σ= R1+ε L1 dl L ln ln ln( 1 L ε = = L1 L0 = ) = ln 1 + = ln ε + L L L 0 0 L0 S ε = ln 0 09:21 S 33 S ( 1)

Zkouška tahem Diagram skutečné napětí skutečná deformace? 09:21 34

Skutečné napětí skutečná deformace Holomonův vztah n σ = kε p, k - koeficient deformačního zpevnění n - exponent deformačního zpevnění Rambergův - Osgoodův vztah 1 ε = ε el + ε p = σ E + σ k n 09:21 35

? 09:21 36

Skutečné napětí skutečná deformace krček trojosá napjatost! popis lokalizované deformace přepočet nominálního napětí na hodnotu ekvivalentního napětí: σ B ( 2 τ ) max = σ n. B B = 0,83-0,1786.log korekce na přítomnost krčku podle Bridgmana ε σ n = F S a 09:21 37

Skutečné napětí skutečná deformace korekce na přítomnost krčku podle Mirone σ ( ε ) = 0,6058( ε ε ) 2 + 0,6317( ε ε ) 3 0, 2107 ( ε ε ) 4 1 pn pn pn 09:21 38

Skutečné napětí skutečná deformace Výpočty MKP zadání křivky: bilineární po částech lineární E, n (N) křivka Skutečné napětí [M Pa] 1600 1200 800 400 Brigman, Mirone Hollomonův, Ramberg-Osgood Hook 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Skutečná deformace [-] 09:21 39

Skutečné napětí skutečná deformace Výpočty MKP zadání křivky: bilineární po částech lineární E, n (N) křivka Síla [N] 25000 20000 15000 10000 5000 experiment výpočet MKP 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Prodloužení [mm] 09:21 40

Tahový diagram z indentace τ F. u = 2. u S 2. e + 2 u S e 2 ( ) usτ + 4.. e 2 2 09:21 41 τ

F = 2. τ S + 2τ S + 2 e Tahový diagram z indentace e τ e S F = = H = 6 τ = 3Re e S F 6τ es kp mm 2 ;kp = 9,81N 9,81H = 3Re, H = 0,31Re 09:21 42

Tahový diagram z indentace 09:21 43

Tahový diagram z indentace σ = σ y + R 0 ε pl + R 0 (1 e C1 bε pl ) C2 C3 C4 551,5 345,7 419,4 27,8 1400 FEA R7T FEA E-steel Tensile test R7T Tensile test E-steel 1200 1000 σ [MPa] 800 600 400 200 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 ε [ - ] 09:21 44