Kırılma mekaniği (LEBM, FBM)
Kırılma mekaniği, çalışma koşulları (fonksiyon, hizmet ömrü, ...) altında bileşen veya malzemedeki çatlak büyümesini, çatlak yayılmasını ve çatlakları emme yeteneğini araştırır. Yük zaman fonksiyonu dikkate alınarak belirlenen malzeme parametreleri, bir bileşenin tasarımını ve üretimini etkiler.
Kopma mekaniği, havacılık veya otomobil yapımı gibi birçok endüstriyel alanda önemli bir rol oynamaktadır. Çatlaklara maruz kalan parçaların servis ömrünü veya kullanım ömrünü tahmin ederek, servis ve bakım aralıkları özel olarak belirlenebilir.
Lineer elastik kırılma mekaniği (LEBM) ve akış kırılma mekaniği (FBM) olmak üzere iki kavram arasında bir ayrım yapılır.
Lineer-elastik kırılma mekaniği LEBM Akış kırılma mekaniği FBM Normlar Çatlak yayılım metali Numune formları Test cihazları
Lineer Elastik Kırılma Mekaniği (LEBM)
Lineer-elastik kırılma mekaniği LEBM'de (kırılgan malzemeler için uygundur), malzeme deformasyonsuz kırılmaya kadar lineer-elastik davranır (kararsız çatlak yayılımı). LEBM'nin klasik bir özelliği, çatlak açma modu 1'de kritik (C) stres yoğunluğunu (K) tanımlayan K1C'dir.
Akış kırılma mekaniği (FBM)
Öte yandan, malzeme uzayabilir olarak, yani çatlak ucunun etrafındaki plastik deformasyonla başarısız olursa, akış kırılma mekaniği kavramı kullanılır. Burada, bir kez çatlak ucunun etrafındaki alanda depolanan enerji (J integral kavramı) ve bir kez de çatlak ucu açıklığı (CTOD "çatlak ucu açıklığı yer değiştirmesi") yoluyla karakteristik değerlerin belirlenmesi olmak üzere iki tanım vardır.
İlgili standartlar
- ASTM E399-09 - Metalik Malzemelerin Doğrusal-Elastik Düzlem-Gerilme Kopma Tokluğu K1C için Standart Test Yöntemi
- ASTM E647 – Yorulma çatlağı büyüme hızlarının ölçümü için Standart Test Yöntemi (da/dN)
- ASTM E1820-11 - Kopma Tokluğunun Ölçümü için Standart Test Yöntemi (metaller)
- ISO 12135 - Yarı statik kopma tokluğunun belirlenmesi için birleşik test yöntemi
Metalik bileşenlerde çatlakların yayılması
Bileşende veya her bileşenin sahip olduğu bileşen yüzeyindeki imalatla ilgili kusurlar, yük altında çatlak oluşumunu destekleyen çatlak çekirdeklerini temsil eder.Bu kusurlar çatlaklara, yani teknik olarak kaydedilebilen makroskopik malzeme hasarına dönüşebilir.Buna çatlak başlama aşaması denir.
Sonraki çatlak ilerleme aşamasında, çatlak ucunun önündeki gerilme yoğunluğu K kritik bir değeri geçene ve bileşen aniden bozulana kadar bileşende çatlak devam eder.
Dayanıklı (kritik öncesi durum) veya dayanıksız (kritik durum) monoton veya döngüsel olarak yüklenen bileşenlerde çatlaklar yayılır.Kırılgan malzemeler için, belirlenmesi ASTM E399'da açıklanan kritik yük değeri K1C belirtilebilir.Büyüyen çatlağın stres yoğunluğu K, K1C'nin altına düşerse, çatlak kararlı bir şekilde yayılır ve yük serbest bırakıldığında herhangi bir zamanda durdurulabilir.K1C değeri aşılırsa, dengesiz çatlak büyümesi meydana gelir ve bileşen aniden başarısız olur.
Çatlak büyüme eğrisi üç alana ayrılabilir:
- Alan I:Eşik Değeri ΔKth
- Alan II:Yorulma çatlak büyümesi da/dN
- Alan III:Kritik stres yoğunluğu faktörü K1C (çatlama direnci)
C(T)-Numune
Kopma mekaniğinde en yaygın olarak kullanılan numune formu, kompakt çekme sondasıdır.Bu, ASTM E399 / E647'ye göre test için kullanılır.
Aşağıdaki örnek formlar da standartlarda listelenmiştir.Sektöre ve mevcut hammaddelere bağlı olarak seçilirler:
- M(T)-Numunesi ASTM E647'ye göre test için orta gerilim numunesi
- ESE(T)-Numunesi Eksantrik yüklü tek kenar çatlak gerilimi - ASTM E647'ye göre test için numune
- SE(B)-Numunesi ASTM E399'a göre test için tek kenar büküm numunesi
- DC(T)-Numunesi ASTM E399'a göre test için Disk Şeklinde Kompakt Gerilim
- A(T)-Numunesi ASTM E399'ye göre test için orta gerilim numunesi
- A(B)-Numunesi ASTM E399'a göre test için tek kenar büküm numunesi
