Anyagtudomány alapjait az elmélet a pusztítás

Egyszerű megsemmisítés - egy részlege a test két vagy több részből áll, amelyek akkor jelentkezik, ha alkalmazása egy statikus (azaz, az állandó vagy lassan változó ideig) feszültség hőmérsékleten viszonylag alacsony, összehasonlítva a olvadáspontja az anyag. Ebben az esetben az alkalmazott feszültség lehet húzó-, nyomó- vagy nyírási.

Megsemmisítése szerkezeti anyagok is előfordulhat kétféleképpen: ez lehet rideg vagy gömbgrafitos. Ez a besorolás alapja az, hogy az anyag által létrehozott képlékeny. Műanyagokhoz jellemzi a nagy képlékeny, azaz anyagok elnyelik több energiát deformációs előtt törés. A rideg törés, ezzel szemben a képlékeny alakváltozás hiányzik, vagy nagyon kicsi, és az energiaelnyelő a hiba nem fordul elő.

„Plaszticitás” és a „ridegség” - csak a szokásos módon, és a módot, ahogyan a pusztítás zajlik a valóságban, a körülményektől függ. Alakíthatóság lehet számszerűsíteni, vagy relatív nyúlása csökkenő keresztmetszetű. Továbbá a alakíthatóság függ a hőmérséklettől, alakváltozási sebesség, és az a fajta stressz.

Bármilyen megsemmisítési folyamata zajlik két szakaszból áll: az első, repedés képződik, majd ez oszlik. A törés nagyon erősen függ a repedés terjedési mechanizmus. Műanyagokhoz jellemzi az a tény, hogy előtte egy növekvő repedés és környékén a termőterület képlékeny alakváltozás. Így repedésterjedés folyamat viszonylag lassú. Az ilyen repedések gyakran jellemzi a „stabil” kifejezés. Ebben az esetben, az anyag ellenáll a további fejlesztése repedések, kivéve, ha a feszültség nem emelkedik. Továbbá, vizuálisan megfigyelhető nagyarányú deformáció a törés felületét a torziós szalagok és könny. Abban az esetben, rideg törés, éppen ellenkezőleg, a repedés terjed nagyon gyorsan, anélkül # 8208; a jelentős mértékű alakváltozást. Ebben az esetben a törés jellemzi, mint instabil, és a crack növekedés után keletkezett spontán bekövetkezik a növelése nélkül alkalmazott feszültséget.

Amikor húzó igénybevételt alkalmazva a legtöbb fémötvözetek viselkednek, mint műanyagok, kerámia és rideg törés; polimereket lehet semmisíteni mindkét irányban.

A természet a felület, amelyen a műanyag pusztítás történt, megvannak a maga sajátosságai, mint # 8208; a makro- és mikroszinten. Minden nagyon rugalmas anyag, mint például a tiszta arany vagy ólom, szobahőmérsékleten, valamint más fémek, polimerek, és szervetlen üveg emelt hőmérsékleten bekövetkeztekor diszkontinuitás formában kúpos nyakú, úgy, hogy csökken a keresztmetszeti területe lényegében 100%.

A pusztítás képlékeny fémből van kialakítva csak mérsékelten kúpos nyakú. Ebben a megsemmisítési folyamatot szokásosan több lépésben. Kezdetben, miután a nyak van, vannak kis üregek vagy mikro-üregek belül a keresztmetszet. Aztán, ahogy a fejlesztése deformációk, a mikroüregek növekszik és egyesíti egymással úgy, hogy a repedés képződik elliptikus a hosszanti tengelye merőleges irányába feszültség lépéseket. Crack folyamatosan növekszik párhuzamos irányban a fő tengely egybeforrása mikroteres. És az utolsó lépés pusztítás miatt előfordul, a gyors repedés külső kerülete mentén, a nyak által a nyírási alakváltozás -os szög alatt 45 ° felé húzó tengely. Ez a szög, amelynél a tangenciális feszültség maximális.

Rideg törés hiányában jelentős deformációk által gyors repedés. Az irány repedésterjedési majdnem pontosan merőleges a terhelés irányát, és megtörje a felület ebben az esetben viszonylag sima.

A felület természetétől diszkontinuitás kialakított rideg törés, akkor nagyon specifikus ilyen típusú törésre. Ebben az esetben, amit # 8208; látható nyoma a képlékeny alakváltozások hiányoznak. Például, a megsemmisítése néhány mintát acél közelében a középső rész, amelyen szünetet történt, egy sor kifejezettebb V # 8208; alakú jelek, hogy irányítja a származási helye a törés. Csak akkor, ha a rideg törés felületén folytonossági gerincek vannak kialakítva, amelyek eltérnek a repedés iniciációs helyeken, mint a ventilátor. Elég gyakran mindkét típusú jegyekkel lehet nehéz felismerni a szabad szemmel. A pusztítás nagyon finomszemcsés keményfém, hiányzik a # 8208; észrevehető összefüggést a törés. Törési felületének amorf anyagok, mint például üveg, kerámia, csillogó megjelenés és sima.

A legtöbb kristályos anyagok rideg repedésterjedési történik egymást követő és ismételt ruptura atomi kötések mentén specifikus kristálylapok. Ezt a folyamatot nevezik felosztása ( «hasítás»). A törés a típusú nevezik transzernistom (vagy áthaladó), mivel ebben az esetben, a repedés áthalad a gabonát. A makroszkopikus szinten felületén repedés lehet egy szemcsés textúra vagy a váltást.

A pusztítás bizonyos ötvözetek, mint törés a szemcsehatárok mentén. Ez a típus az úgynevezett szemcsék közötti törés. Destruction a fent leírt típusú lehet fordulhat elő, ha a vezető folyamatok csökkentését vagy megszüntetését ridegség a régiókban a szemcsék között.

Alapelvei törésmechanikai

Under törésmechanikai megérthető számszerűsítése közötti kapcsolatok tulajdonságai az anyag, a szint a hatékony feszültségek, repedések jelenléte a mintában, és a mechanizmus a repedésterjedés.

stressz-koncentráció
A mért értékek szakítószilárdsága, ahol az anyag lebomlik, jóval alacsonyabb, mint az eredmények elméleti számítások alapján értékeli az energia atomi kötések. Ezt az eltérést azzal magyarázható jelenléte nagyon kicsi, mikroszkopikus repedések vagy lagúnákban, amelyek mindig jelen normál körülmények között a felületen vagy azon belül az anyag térfogata. Akkor az ilyen üregek eredményezi egy csepp szilárdsága, mivel az alkalmazott feszültség amplifikáljuk vagy koncentrált, a tetejét ilyen repedések és a mértéke a stressz koncentráció orientációjától függ a repedés és geometriai alakjának.

stressz-koncentráció hatása sokkal jelentősebb törékeny, mint képlékeny anyagokat. Ha a legnagyobb feszültségek meghaladják a folyáshatár, műanyagok, a plasztikus deformáció keletkezik. Ez vezet egyenletesebb feszültség eloszlást a közelben egy feszültségkoncentrátorral, ami csökkentené a maximális feszültség, míg a várható elméleti érték. Az ilyen viselkedés és újraelosztása feszültségek körül repedések, és a folytonossági történik a rideg anyag, így a maximális feszültség megfelel az elméleti értéknek.

Nagysága a maximális feszültség # 61555; s szükséges a repedések terjedése rideg anyagok lehet kiszámítani elvei alapján törésmechanika. Ez a feszültség adja meg:
# 963; c = (2E # 947; s / πa) 1/2 (3)
ahol E - a rugalmassági modulus, # 947; s - fajlagos felületi energia, és - a belső fele repedés hosszát.

Minden rideg anyagok számos repedések és üregek, amelyek különböznek méret, geometriai alakját és irányát. Az egyik ilyen repedések értéke húzófeszültség csúcspontján meghaladja a kritikus feszültség, amely elvezet a fejlődését repedés, és végül a megsemmisítés.
Tudod kap egy kis fém vagy kerámia szálak ( «bajusz»), amely feltehetően nincs hiba. Aztán erejüket közel van az elméleti határ.

törési szívósság
Használata elvei törésmechanika lehetővé teszi, hogy megkapjuk a következő kifejezés, amely meghatározza a kapcsolatot egy jellemző paraméter Kc a kritikus feszültség, amelynél a növekedés egy repedés fordulhat elő # 61555; s, és a hossza a repedés, mint:
Kc = Y # 963; c√πa (4)
Paraméter Kc határozza meg ez a kifejezés az úgynevezett szívósság. Ez az intézkedés az anyag ellenálló képességét, hogy rideg törés, amikor egy repedés.

Ez nem igazán számít, hogy mi ez a beállítás tükröződik a meglehetősen szokatlan egységek - MPa√m vagy psi√dyuym (vagy ksi√dyuym). Együttható Y - egy dimenzió nélküli tényező, amely attól függ, mind a törés és méretek, valamint a geometriai alakjuktól és az alkalmazás módja a terhelés.
Ha beszélünk a koefficiens értéke Y, akkor az a minta síkjában, amelyben van egy repedés, sokkal rövidebb, mint a szélesség, a minta, akkor az értéke ez az arány közel van egyhez. Például, ha a lemez szélessége korlátlan keskeny résen, akkor Y = 1, és ha van egy félig végtelen lemez szélei a minta a repedés hossza egy, akkor Y = 1.1.

Az értékek Kc viszonylag vékony minták függ a minta vastagságának. Azonban, ha a minta vastagsága sokkal nagyobb, mint a mérete egy repedés, amelynek értékeit a Kc függetlenek vastagságú. Ebben az esetben beszélünk sík deformációk.
Az síkbeli deformáció alatt olyan helyzet, amikor a terhelés ható a mintát úgy, hogy a hatóanyagok nem deformáció merőleges irányban az első és hátsó oldala a minta.
Az érték a Kc ilyen vastag minták úgynevezett törési szilárdsága a sík és kijelölt törzseket TIT. Ezt az értéket a következő képlet alapján számítható:
TIT = Ya√πa (5)
Ez TIT megadott értékek jellemző az anyag számos alkalommal.
Az anyagok, rideg törés, képlékeny, megelőzve a növekvő rés nem tud kialakulni. Ezért azok jellemző az alacsony értékek TIT és törés katasztrofális üzemmódban. Műanyagokhoz TIT értékek elég magasak.
Értékelés TIT értékek különösen hasznos közbenső helyzetekben, ezáltal elkerülve a veszélye ridegtörés.

Az érték a törési szívósság során síkbeli deformációja egyik alapvető tulajdonságait az anyag. Ez számos tényezőtől függ, mint például a hőmérséklet, alakváltozási sebesség, mikrostruktúra anyag. TIT mérete csökken a növekvő alakváltozási sebesség, és a hőmérsékletet csökkentjük. Továbbá, a növekedés a folyáshatár által elért egy szilárd oldatot képezve, vagy alakítási keményedést, általában vezet a megfelelő csökkentési TIT. Jellemzően, TIT növeli és csiszoló szemcsék, ha a készítmény és más mikroszerkezeti paraméterek változatlanul fenntartható.

Tervezési elvek alapján törésmechanika
Összhangban a egyenletek (4) és (5) annak érdekében, hogy értékelje a lehetőségét törés egy vagy más szerkezeti elemek kell vizsgálni a befolyása a három tényező, nevezetesen: a törési szívósság (Kc), vagy törési szívósság síkban deformációk (KIC), alkalmazott feszültség # 963; és a méret a repedés és. Persze, azt feltételezzük, hogy az Y tényező ismeretében.
A tervezés egy terméket, hogy elsősorban értékelni, amelyek ezeket a tényezőket korlátozza a felhasználási feltételek és amelyek meg kell határozni a tervezés.

Például, a kiválasztott anyag (azaz, az értékeket a Kc és a TIT) gyakran követelményei határozzák meg, mint például a sűrűség (ahol a folyamat feltételei korlátozások vonatkoznak a termék tömegének), és korróziós jellemzőket az anyag egy olyan környezetben, amelyben a terméket fel kell használni. Megengedett repedés méret korlátozott lehet, különösen annak lehetőségét, mérőberendezés. Fontos megérteni, hogy ha a korlátozások érvényesek az illető két paraméter, a harmadik lesz szigorúan rögzített (az egyenletek (4) és (5) bekezdés).

Például, feltételezzük, hogy az értékek TIT és jól meghatározott használati feltételek. Ezután a számított megengedett (vagy kritikus) feszültség # 963; a képlet adja meg:
# 963; c = KIC / Y√πa (6)
Ha egy előre meghatározott feszültségszint, és az ismert törési szívósság sík deformációk, a maximálisan megengedhető mérete repedés találtam
ac = 1 / π (KIC / # 963; Y) 2 (7)

számú roncsolásmentes vizsgálati technikák (LSM) javasolták kimutatására és mérésére mind a belső és a felületi repedések. Ezeket a módszereket, hogy tanulmányozza a részleteket az, hogy meghatározzák az esemény a hibákat vagy repedéseket, amelyek idő előtti tönkremeneteléhez vezethet a termék. Ezen túlmenően, IOC-k használják minőségellenőrzés a gyártási folyamat során.

Ezek a mérési módszerek nem károsítja az anyag (vagy szerkezet), amelyet a vizsgálandó, néhány közülük csak egy kísérleti laboratórium lehet használni, mások is adaptálva vannak a területen.

Szakítószilárdság A polimer anyagok alacsony szilárdságához képest fémek és kerámiák. Jellemzően, a hőre keményedő polimerek (amelyben van sűrű háló keresztkötések) rideg törést. Egyszerűen szólva, a folyamat a pusztulás olyan, hogy egy repedés képződik a régióban, ahol a stressz koncentráció jön létre (azaz, karcolások, bemetszések és üregek). Mint abban az esetben a fémek, a feszültségeket a repedés csúcsánál növekszik, ami annak terjedését, és végül a megsemmisítés. Amikor ez a törési ponton kovalens kötések mintát egy rács, vagy a szerkezetben a keresztkötések van törve.

Megsemmisítése hőre lágyuló polimerek lehetnek mind képlékeny és törékeny a mechanizmus, azzal jellemezve, előfordulhat, hogy egy átmenet képlékeny-rideg törés többféle polimerek. Rideg törés megkönnyíti olyan tényezők, mint a hőmérséklet-csökkenés és a növekedés a deformáció mértéke és a jelenléte éles bevágások, növelte a minta vastagsága és bármilyen kémiai módosítását a polimer szerkezet, amely növekedéséhez vezet az üvegesedési hőmérséklet (Tg). Üvegszerű polimerekből ridegtörés alatti hőmérsékleten az üvegesedési hőmérséklet. Azonban, ha a hőmérséklet emelkedik az átmeneti tartományban egy üvegesedési hőmérséklete válnak műanyag és deformálódhat, amíg törés a fejlődését képlékeny alakváltozás.

Egy másik hatása gyakran megfigyelhető elpusztítása előtt a hőre lágyuló polimerek egy hajszálrepedéseket. Ez akkor fordul elő olyan területeken, ahol lokalizált műanyag törzs fejlesztés, amely kialakulásához vezet a több, egymással összekötött mikropórusok. Között mikropórusok képződött fibrilláris hidak, és a makromolekuláris lánc irányt.
Ha a működési feszültség elég nagy, a hidak vannak terhelve, és eltört, ami növekedéséhez vezet az egyesülési és mikropórusaiban. Ennek eredményeként egy repedés kezd kialakulni.

Craze repedések eltér, hogy képes szállítani ható terhelés keresztirányban. Továbbá, crazes növekedési folyamat addig, amíg egy repedés van társítva az energia elnyelését, amely jelentősen növeli a törési szívósság az anyag. Az üveges anyag repedésterjedéssel csak kis mértékben képződése kíséri a mikrorepedések, ami az oka az alacsony törési szívósság értékeket. Crazes vannak kialakítva a területeken, ahol a magas feszültségű # 8208; karcolások vagy mikroüregek, valamint heterogenitása molekuláris szerkezetek. Ezen túlmenően, nőnek irányára merőlegesen a húzófeszültségek. Tipikus skála crazes méretben - 5 mikron, vagy még kevesebb.

Általános elvei törésmechanika is alkalmazható a rideg törés és kvázi-rideg polimerek, és az ellenállás a megsemmisítése ezeket az anyagokat a repedések fejezhető ki az értéke törési szívósság, amikor a sík alakváltozás. TIT értékek függnek a polimer tulajdonságait - a molekulatömeg, a kristályosság mértéke, valamint a hőmérséklet, alakváltozási sebesség és a természet a környezet.

Editorial fizetett szerződéses alapon
műszaki cikkek, marketing jelentések, receptek, piackutatások
és egyéb ipari adatok, valamint a jogot, hogy ne tegye meg

Teljes vagy részleges felhasználása bármilyen anyag felkerül Plastinfo.ru,
a média, nyomtatott média, marketing jelentések megengedett csak referencia
A «Plastinfo.ru» és bizonyos esetekben, írásos engedélye szükséges Plastinfo Ltd.