ASTM E647, růst trhliny da/dN, prahová hodnota ΔKth
Růst trhliny da/dN a prahová hodnota ΔKth podle normy ASTM E647 jsou materiálové hodnoty lomové mechaniky stanovené při cyklickém zatěžování s konstantní amplitudou.
Křivka růstu trhlin Oblast I a Oblast II Video Prahová hodnota ΔKth Křivka růstu trhliny da/dN Parisova křivka Software Zkušební stroje Další informace
Křivka růstu trhliny
Růst trhliny v materiálu popisuje křivka růstu trhliny. Tato křivka je rozdělena do tří oblastí:
- Oblast I: nízká rychlost růstu trhliny; prahová hodnota ΔKth, při které růst trhliny teprve začíná
- Oblast II: konstantní rychlost růstu trhliny; je matematicky popsána Parisovou rovnicí, růst únavové trhliny da/dN
- Oblast III: vysoká rychlost růstu trhlin; končí lomem, kritický faktor intenzity napětí KIc
Oblasti I a II křivky růstu trhliny
Norma ASTM E647 pro stanovení prahové hodnoty ΔKth a růstu únavové trhliny da/dN se zabývá oblastmi I a II křivky růstu trhliny. Růst trhlin podle normy ASTM E647 je stanoven především pro tvárné materiály. Zde se rozlišuje mezi prahovou hodnotou ΔKth (Oblast I) a růstem únavové trhliny da/dN (Oblast II).
Zkouška růstu trhliny podle normy ASTM E647
Pro zkoušku růstu trhlin podle normy ASTM E647, která se provádí na CT vzorcích, se používá servohydraulický zkušební stroj HA 250 kN. Určované charakteristické hodnoty jsou růst trhliny da/dN a prahová hodnota ΔKth.
Prahová hodnota ΔKth (oblast I) podle normy ASTM E647
Pro stanovení prahové hodnoty ΔKth podle normy ASTM E647 se na začátku zkoušky na vzorek aplikuje zatížení v oblasti iniciace trhliny nebo vyšší. Pokračujícím snižováním amplitudy zatížení se rychlost růstu trhliny stále více zpomaluje. Na začátku trhlina roste poměrně rychle a ke konci zkoušky se růst trhliny zpomaluje, dokud se nezastaví nebo dokud se nedosáhne alespoň rychlosti trhliny da/dN 10-7 mm na změnu zatížení. Po dosažení tohoto bodu lze určit ΔKth. Touto metodou lze určit prahovou hodnotu ΔKth (Oblast I) a Parisovu křivku (Oblast II).
Norma ASTM E647 popisuje dvě metody pro stanovení prahové hodnoty:
a) Zkouška při konstantním poměru napětí R
U metod s konstantním poměrem napětí se snižuje maximální i minimální intenzita napětí, aby se snížila intenzita cyklického napětí.
Aby se zabránilo zpožděným účinkům způsobeným snižováním zatížení s rostoucí délkou trhliny, je třeba vhodně zvolit přírůstky. Norma ASTM E647 umožňuje jak přírůstkové, tak plynulé snižování. Při přírůstkovém snižování jsou síly (P) v každém kroku konstantní. To vede ke krátkodobému zvýšení intenzity napětí v důsledku rostoucí trhliny, dokud se zatížení opět nesníží. Proto podle normy ASTM E647 nesmí výška stupňů překročit 10 % příslušného vyššího zatížení nebo šířka stupňů musí být nejméně 0,5 mm.
b) Zkouška při konstantní maximální intenzitě napětí
Kromě metod, u nichž je poměr R konstantní, umožňuje norma ASTM E647 také metodu s konstantním faktorem maximální intenzity napětí. Při této metodě stanovení prahové hodnoty se začíná s vysokým součinitelem intenzity cyklického napětí, minimální intenzita napětí se plynule zvyšuje, dokud není dosaženo prahové hodnoty.
Růst trhliny da/dN podle normy ASTM E647 (Oblast II)
Pro stanovení stabilního růstu trhliny da/dN podle normy ASTM E647 při zachování amplitudy zatížení jsou hodnoty Fmax. a Fmin. po celou dobu zkoušky konstantní. Vzhledem ke zmenšujícímu se nosnému průřezu a z toho vyplývající rostoucí intenzitě napětí na čele trhliny se šíření trhliny zrychluje.
Tuto vyšetřovací metodu lze použít k určení obecné křivky růstu trhliny (Oblast II) a Parisovy křivky. Určení prahové hodnoty ΔKth není možné.
Co je Parisova křivka?
Střední oblast (Oblast II) křivky růstu trhliny se označuje jako Parisova křivka.
Konstantní nárůst délky trhliny na změnu zatížení (da/dN) v závislosti na součiniteli intenzity cyklického napětí dK se označuje jako křivka růstu trhliny. Ve střední oblasti (Oblast II) lze křivku růstu trhliny matematicky popsat pomocí jednoduché rovnice Parisova zákona:
da/dN = C*(ΔK)m
Tato oblast se také označuje jako Parisova křivka, protože zde stabilní růst trhliny znamená, že křivka má v logaritmické soustavě os konstantní sklon.
Související výrobky a příslušenství: Software
Pro testXpert Research je k dispozici speciální zkušební program pro stanovení růstu trhlin v oblastech I a II podle normy ASTM E647.
Pomocí tohoto zkušebního programu lze provádět jak zkoušky před vznikem trhliny, tak stanovení křivky růstu trhliny.
Při použití různých typů zatížení lze automaticky určit mezní hodnotu ΔKth, růst trhliny da/dN a Parisovu křivku.
Související produkty: zkušební stroje
Pro stanovení růstu trhliny jsou k dispozici zkušební stroje s různými koncepcemi pohonu, pro statické zkoušky, pro dynamické zkoušky a vytvoření trhliny.
K provádění zkoušek podle normy ASTM E647 a vytvoření trhliny lze používat Vibrophore. Zkušební systém je založen na systému pružina závaží, který je uveden do vibrací v magnetickém poli, a vytváří tak dynamické zatížení. Statické předpětí je aplikováno prostřednictvím integrovaného elektromechanického pohonu.
