The effect of asymmetric loading on fracture toughness of metallic materials

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

1997

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Koneenrakennuksen materiaalitekniikka

Mcode

Kon-67

Degree programme

Language

en

Pages

198

Series

Abstract

Tyypillisesti epäsymmetrisen tai moodin II murtumisen tutkimuksissa käytetään hauraita lineaaris-elastisia materiaaleja. Moodin II yhteydessä hauraiden materiaalien tapauksessa on yleisesti havaittu, että murtumissitkeyden arvot ovat joko erittäin lähellä tai yleensä korkeampia kuin moodissa I, mikä osoittaa, että moodin I murtumissitkeys on riittävä kuvaamaan materiaalin käyttäytymisen konservatiivisesti. Sitkeillä materiaaleilla tilannetta ei kuitenkaan voi kuvata yhtä yksiselitteisenä. Eräät tutkimukset sitkeillä materiaaleilla osoittavat päinvastaista käyttäytymistä hauraisiin materiaaleihin verrattuna ja toisaalta johtuen tutkimusten vähäisestä määrästä yhdistettynä kokeellisessa testauksessa ja numeerisessa analyysissä havaittuihin vaikeuksiin, tilanne murtumissitkeyden arvojen keskinäisen järjestyksen suhteen eri moodeissa ei ole läheskään yhtä selkeä. Tämän työn tarkoituksena on lähestyä tätä ongelmakenttää ja pyrkiä tunnistamaan sitkeiden materiaalien murtumissitkeyskäyttäytymisen kokema muutos eri moodien välillä ja tarkastella siihen vaikuttavia tekijöitä. Työ sisältää teoriaosuuden, jossa käsitellään epäsymmetrisen kuormituksen alaisena tapahtuneen murtumisen tähänastisia tutkimustuloksia ja nykyistä kehitystasoa painottaen erityisesti elastisplastisia sitkeitä materiaaleja. Kokeellisessa osuudessa käyttäen epäsymmetristä nelipistetaivutusjärjestelyä määritetään murtumisvastuskäyrät materiaaleille JRQ (A533B) paineastiateräs, AISI 304 austeniittinen ruostumaton teräs, F82H ferriittinen ruostumaton teräs ja CuA125 kupariseos kuormitustilanteen vaihdellessa moodin I ja moodin II välillä. Numeerinen osuus sisältää koetilanteen analyysin jännitysintensiteettiratkaisuineen ja J-integraalin laskennassa tarvittavan lausekkeen määrityksen. Lisäksi esitetään erinäisiä muita tuloksia helpottamaan tulosten analyysiä. Työn tärkeimmät tulokset ovat murtumisvastuskäyrät, jotka osoittavat sitkeiden elastis-plastisten materiaalien murtumissitkeyden alenevan siirryttäessä moodista I kohti moodia II. Käytetyt analyysimenetelmät osoittavat hyvää yhteensopivuutta muihin kokeellisiin tuloksiin verrattaessa. Pyyhkäisyelektronimikroskooppitutkimusten avulla osoitetaan murtumisen mikromekanismeissa tapahtuvat muutokset ja niiden tausta määritetään perustuen numeerisiin ja kokeellisiin tuloksiin. Lisäksi tarkastellaan särönkasvua epäsymmetrisen kuormituksen alaisena ja muita vastaavia erityispiirteitä samalla tavoin. Tulokset osoittavat, että sitkeillä elastis-plastisilla materiaaleilla moodin I murtumissitkeys ei välttämättä ole konservatiivinen alaraja materiaalin murtumiskäyttäytymisen suhteen, vaan murtumissitkeyden arvot moodissa II ja moodien välillä saattavat olla alhaisempia.

Description

Supervisor

Hänninen, Hannu

Thesis advisor

Wallin, Kim

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120344278

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK