Gäi cosα.cosβ lµ thõ a sè Schmid.[r]
Trang 119
Chương 2
Biến dạng dẻo và cơ tính
Đa số vậ t liệ u, đ ặ c biệ t là kim loạ i, thư ờ ng đ ư ợ c bá n dư ớ i dạ ng cá c bá n thà nh phẩ m dư ớ i dạ ng: dâ y, thanh, hì nh, ố ng, tấ m, lá , bă ng nhờ biế n dạ ng dẻ o (cá n), hoặ c cá c phô i rè n → khả o sá t biế n dạ ng dẻ o không những giúp hiể u biế t cơ sở quá trì nh mà còn giú p đ ề ra cá c biệ n phá p nâ ng cao cơ tí nh, khắ c phụ c nhữ ng khuyế t tậ t
2.1 Biế n dạ ng dẻ o và phá hủy
2.1 Biế n dạ ng dẻ o và phá hủy
2.1.1
2.1.1 Khái niệ mKhái niệ mKhái niệ m
Biể u đ ồ tả i trọ ng (hay ứ ng suấ t) vs biế n dạ ng hì nh 2.1 cho thấ y:
- Nế u tiế p tụ c tă ng tả i trọ ng đ ế n giá trị cao nhấ t Fb, mẫ u bị thắ t lạ i → tả i trọng
=const (hoặ c ↓) nhưng ứ/s ↑ →phá hủy ở điể m c
Sự biế n đ ổ i về mạ ng tinh thể ở ba trạ ng thá i trê n trì nh bà y ở hì nh 2.2
a) b) c) d)
Khi biế n dạ ng đ à n hồ i thì biế n dạ ng nhỏ ∆a<a, biế n dạ ng dẻ o thì ∆a>a, với a là thông
số mạ ng
phá hủ y cá c liê n kế t bị hủ y hoạ i dẫ n đ ế n đ ứ t rờ i
Biế n dạ ng dẻ o = cá ch trư ợ t (đ ô i khi xả y ra bằ ng song tinh), ở đ â y chỉ giớ i hạ n khả o sá t biế n dạ ng dẻ o dư ớ i hì nh thứ c nà y
2.1.2
2.1.2 Trượ t đơn tinh thểTrượ t đơn tinh thểTrượ t đơn tinh thể
Trư ợ t là sự chuyể n dờ i tư ơ ng đ ố i giữ a cá c phầ n củ a tinh thể theo nhữ ng mặ t và phư ơ ng nhấ t đ ị nh gọ i là mặ t và phư ơ ng trư ợt (hì nh 2.3.)
a Cá c mặ t và phươ ng trượ t
a Cá c mặ t và phươ ng trượ t
Mặ t trư ợ t là mặ t (tư ở ng tượ ng) phâ n cá ch giữ a hai mặ t nguyê n tử dà y đ ặc nhấ t mà theo
đ ó sự trư ợ t xả y ra
Cá c mặ t và phư ơ ng trư ợ t củ a ba kiể u mạ ng tinh thể thư ờ ng gặ p đ ư ợ c trì nh bà y ở hì nh 2.4:
- Mạ ng lftm (A1): mặ t trư ợ t {111}, (4 mặ tx3 phương)=12 hệ trượt chí nh khá c nhau
- Mạ ng lftk (A2): mặ t trư ợ t {110}, (6 mặ t x 2 phương)= 12 hệ trượt chí nh khá c nhau
- Mạ ng lgxc (A3): mặ t trư ợ t, (1 mặ t x 3 phư ơ ng)= 3 hệ trư ợ t chí nh khá c nhau
- Khi F < Fđ h, đ ộ giã n dà i ∆l tỷ lệ bậ c nhấ t với tả i trọng
→ biế n dạng đàn hồi Với F1→ biế n dạ ng O1, bỏ tả i trọ ng mẫ u lạ i trở lạ i kí ch thư ớ c ban đ ầ u
- Khi F > Fđ h, đ ộ biế n dạ ng tă ng nhanh theo tả i trọ ng, khi bỏ tả i trọ ng biế n dạ ng vẫ n cò n lạ i mộ t phầ n → biế n
dạ ng Oa' → biế n dạ ng dẻ o hay dư,
Hì nh 2.1 Biểu đồ kéo kim
l i
a’ a’’ đ ộ dã n dà i
Fb
Fa
Fđ h
Fl
a
b
c
e
l
O
Hì nh 2.2. Sơ đồ biến đổi mạng tinh thể
khi lần lượt tăng tải trọng ban đầu (a),
biến dạng đàn hồi (b), biến dạng dẻo
(c), phá hủy (d)
Trang 220
- Ngoà i cá c mặ t, phư ơ ng trư ợ t chí nh kể trê n cò n có khả nă ng bị trư ợ t theo cá c mặ t, phư ơ ng dà y đ ặ c khá c tuy khô ng phả i là dà y đ ặ c nhấ t
Hì nh 2.3 Sơ đồ biểu diễn sự trượt: a đơn
tinh thể và mạng tinh thể trước khi trượt,
b hì nh dạng đơn tinh thể và mạng tinh thể
sau khi trượt
Hì nh 2.4 Các mặt và phương trượt cơ
bản của kim loại:
a lập phương tâm khối, <100>
b lập phương tâm mặt,<111>
c lục giác xếp chặt, <0001>
- Khả nă ng biế n dạ ng dẻ o củ a kim loạ i tỷ lệ thuậ n vớ i số hệ trư ợ t chí nh: số hệ trư ợ t cà ng cao → khả nă ng trượt cà ng lớn → kim loạ i cà ng dễ biế n dạ ng dẻ o
- Thự c tế đ ã chứ ng tỏ đ iề u nà y: Feγ,Al,Ag,Cu (mạ ng A1) dẻ o và dễ dá t mỏ ng hơ n Zn (A3)
So vớ i lftk (A2) mạ ng lftm (A1) tuy cù ng 12 hệ trư ợ t như ng dễ trư ợ t hơ n → tí nh dẻ o cao hơ n
b
b ứng suấ t gâ y ra trượ tng suấ t gâ y ra trượ tng suấ t gâ y ra trượ t
Đị nh luậ t Schmid
Khi τ > τth (xá c đ ị nh đ ố i vớ i từ ng kim loạ i) →
trư ợ t mớ i xả y ra Giá trị củ a τ=?
τ = SF cosα.cosβ=
O S
F
sinα.cosα.cosβ trong đ ó F/S0 là ứ ng suấ t ké o σ0 thay và o ta có :
τ = 0,5σ0 sin2α cosβ Gọi cosα.cosβ là
thừ a số Schmid ứng suấ t gâ y ra trư ợ t τ phụ
thuộ c và o gó c β & α qua thừa số Schmid
Khi α = 90o hay β = 90o → τ = 0, lực F chỉ là m
phá hủ y mà khô ng xả y ra biế n dạ ng dẻ o Hì nh 2.5 Trượt trong đơn tinh thể Khi (α+β) ≠ 90o, τmax = 0,5ơ0 khi α = β = 45o
Hệ trượ t nà o có τmax → thuậ n lợi nhấ t → trượt xả y ra
trư ớ c → cá c hệ í t thuậ n lợi hơn
Hì nh thá i củ a trư ợ t: hì nh 2.2c và 2.3b: cá c bậ c trư ợ t, dả i
trư ợ t
Hì nh 2.5b Bậ c trư ợ t và dả i trư ợ t
bậ c
dả i
c)
phư ơ ng trư ợ t
mặ t trư ợ
F
F
F
Trang 321
c
c Tí nh dễ trượ t Tí nh dễ trượ t Tí nh dễ trượ t cơ chế trượt cơ chế trượt cơ chế trượt
Độ bề n lý thuyế t: τt.h ≈
π 2
G
, → rấ t cao Thực tế có lệ ch τt.h ≈10 3 8 10 4
G
ữ rấ t nhỏ
2.1.3
2.1.3 TrTrTrượ t đa tinh thểượ t đa tinh thểượ t đa tinh thể Vậ t liệ u kim loạ i thự c tề luôn luôn là VL đ a tinh thể
a
a Cá c đặ c điể mCá c đặ c điể mCá c đặ c điể m
Đặ c đ iể m củ a trư ợ t đ a tinh thể :
1) Cá c hạ t bị biế n dạ ng khô ng đ ồ ng thờ i vớ i mứ c đ ộ khá c nhau
2) Có tí nh đ ẳ ng hư ớ ng: số hạ t vô cù ng lớ n
3) Đa tinh thể có đ ộ bề n cao hơ n: Cá c hạ t cả n trở biế n dạ ng lẫ n nhau, biê n hạ t cả n trư ợ t
→ lực cao hơn → độ bề n cao hơn
4) Hạ t cà ng nhỏ đ ộ bề n và đ ộ dẻ o cà ng cao: hạ t nhỏ có tổ ng diệ n tí ch biê n hạ t lớ n hơ n,
sẽ cả n trư ợ t mạ nh hơ n nê n là m tă ng đ ộ bề n Theo Hall - Petch: σch = σo +
d
k
, Khi hạ t nhỏ đ i → tăng độ dai → vậ t liệ u khó bị phá hủy giòn → rấ t ưu việ t
b
b Tổ chức và tí nh chấ t của kim loạ i sau khi biế n dạ ng dẻ oTổ chức và tí nh chấ t của kim loạ i sau khi biế n dạ ng dẻ oTổ chức và tí nh chấ t của kim loạ i sau khi biế n dạ ng dẻ o
1) Sau khi biế n dạ ng → xô lệ ch mạ ng t/thể
ε=0 ε=(40-50)%
ε=(40-50)% ε=(70-90)%
Hì nh 2.7 Sự thay đổi tổ chức sau biến dạng
Textua biế n dạ ng Ví dụ khi cá n: Al mạ ng A1: - cá c mặ t {110} song song vớ i mặ t cá n 2) Biế n dạ ng dẻ o → do xô lệ ch mạ ng → ứng suấ t dư, → cho cơ tí nh ↑ , ứng suấ t né n dư
bề mặ t là m ↑ giới hạ n mỏi: lă n é p, phun bi
3) Xu hư ớ ng thay đ ổ i cơ tí nh sau khi biế n dạ ng dẻ o (hì nh 2.8):
Bề n (σđ h,σ0,2), cứ ng ↑, dẻ o ↓
Dẫ n đ iệ n và tí nh chố ng ă n mò n giả m
Hì nh 2.8 ảnh hưởng của độ biến dạng đến cơ tí nh của kim loại nói chung (a) và Cu
nói riêng (b)
tạ p chấ t
Hì nh 2.6 Mô hì nh trượt trong mạng tinh
thể thực tế (có lệch biên)
τ
τ
ε →
σ0,2
σb
δ
đ ộ dẫ n
ε →
σ b
σ0,2
σb
δ
20 40 60
Trang 422
2.1.4
2.1.4 Phá hủyPhá hủyPhá hủy
ứng suấ t > [σb] → phá hủy do gã y, vỡ hoặ c đứt (fractography)
huỷ
Tuỳ theo tả i trọ ng:
a.a.a Tả i trọ ng tĩ nhTả i trọ ng tĩ nhTả i trọ ng tĩ nh
Tả i trọ ng tĩ nh: Phá hủ y giò n và phá hủ y
dẻ o
- Phá hủ y dẻ o kè m theo biế n dạ ng dẻ o
- Phá hủ y giò n khô ng kè m theo biế n dạ ng
- Phá huỷ giò n xả y ra đ ộ t ngộ t (d), phá huỷ
dẻ o xả y ra từ từ (a) chậ m (b), nhanh (c)
- Cô ng cho phá huỷ dẻ o lớ n hơ n
- Phá huỷ dẻ o hay giò n do:
+ bả n chấ t VL: thé p, Al, Cu → phá huỷ dẻ o,
gang →giòn
ceramic, polyme nhiệ t rắ n → phá huỷ giòn
a) b) c) d) Hì nh 2.9 Các dạng mặt gãy khi phá hủy
+ To↓ → phá huỷ giòn, tả i trọng đặ t và o nhanh, đột ngột → phá huỷ giòn
-+ Kế t cấ u gâ y tậ p trung ứ ng suấ t (hạ bậ c đ ộ t ngộ t, rã nh, khí a, nứ t, ) → dể gâ y phá huỷ giò n
Cơ chế p
Cơ chế phá hủyhá hủyhá hủy
Phá hủ y theo 4 giai đ oạ n sau:
4) nứ t chấ m dứ t và gã y rờ i,
trong đ ó cá c giai đ oạ n 1,2 và 3 đ − ợ c coi là quan trọ ng nhấ t,
đ á ng đ ể ý nhấ t
Tậ p trung ứng suấ t
Tậ p trung ứng suấ t
Theo A.A Griffith: σmax:
t max
a
ρ
σ
2
Gọ i
σ
σ
= max
I
K là hệ số c− ờ ng đ ộ ứ ng suấ t,
xá c đ ị nh bằ ng cô ng thứ c:
a Y
KI = σ π (2.2)
Đố i vớ i vậ t liệ u giò n, ứ ng suấ t tớ i hạ n σgh cầ n thiế t đ ể phá t triể n vế t nứ t là :
a
E
2
gh
π
γ
=
3 kiể u phá t triể n vế t nứ t th− ờ ng gặ p (hì nh 2.13):
Hì nh 2.11 Sự hì nh thà nh vế t nứ t
nguồ n lệ c Frank-Read
cả n trở c/đ
σ o
ρ t
x
x
2a x’
x
a
σ max
mặ t cắ t dọ c theo
nứt
Hì nh 2.12 Sơ đồ vết rỗng (a) và sự phân bố
ứng suất trên tiết diện cắt ngang qua vết rỗng (b)
Trang 523
Hì nh 2.13 Ba kiểu tải trọng và lan chuyển vết nứt:
Kiể u I là kiể u thư ờ ng gặ p hơ n cả và đư ợ c đ ư a và o tí nh toá n
Do tậ p trung ứ ng suấ t σ ≥ σgh (cô ng thứ c 2.3) → vế t nứt ↑ gâ y phá huỷ giòn vậ t liệ u Giỏ trị hệ số cường độ ứng suất tương ứng tại đú được gọi là độ dai phỏ huỷ của vật liệu,
ký hiệu là KIC, đặc trưng cho mỗi loại vật liệu
KIC = Y σgh π a , [N.m-3/2] hay [MPa.m1/2], xá c đ ị nh bằ ng thự c nghiệ m
Đố i vớ i vậ t liệ u dẻ o (phầ n lớ n kim loạ i và vậ t liệ u polyme), đ ề u có biế n dạ ng dẻ o trư ớ c khi phá hủ y, đ iề u đ ó là m cho đ ỉ nh nứ t tù (cù n, bớ t sắ c nhọ n) đ i, bá n kí nh cong tă ng lê n, nhờ đ ó là m tă ng σgh và KIC
Bả ng 2.1 Giới hạn chảy và độ dai phá hủy biến dạng phẳng của một số loại vật liệu
Vậ t liệ u σ0,2, MPa KIC, MPa m Vậ t liệ u σ0,2, MPa KIC, MPa m
Hợ p kim nhô m 2024-
T351
325 36
Hợ p kim nhô m 7075-
T651
505 29
oxit nhô m - 3-5,3 Thuỷ tinh - 0,7-0,8
Bê tô ng - 0,2-1,4
Thé p 4340,tô i +ram
260oC Thé p 4340,tô i
+ram 425oC
1640
1420
50 87,4
Polyme ,PMMA Polystyren, PS
-
-
1,0 0,8-1,1 b
b Trong điề u kiệ n tả i trọ ng thay đổ i theo chu kỳTrong điề u kiệ n tả i trọ ng thay đổ i theo chu kỳTrong điề u kiệ n tả i trọ ng thay đổ i theo chu kỳ
Cầ u, trụ c, bá nh ră ng, chị u tả i trọ ng khô ng lớ n (<< σ0,2 ) như ng thay đ ổ i theo chu kỳ , vẫ n
có thể bị phá hủ y sau thờ i gian dà i và tư ơ ng đ ố i dà i (> 105ữ 106
chu kỳ ) → phá hủy mỏi
Cơ chế : từ vế t nứ t đ ầ u tiê n, thư ờ ng nằ m ở trê n bề mặ t là nơ i chị u ứ ng suấ t ké o lớ n nhấ t,
đ iề u kiệ n thuậ n lợ i → phá t triể n vế t nứt
Vế t nứ t tế vi trê n bề mặ t: rỗ co, bọ t khí , tạ p chấ t, xư ớ c, lồ i lõ m → tă ng độ bóng bề mặ t
Vế t nứ t có thể sinh ra dư ớ i tá c dụ ng củ a tả i trọ ng thay đ ổ i theo chu kỳ (hì nh 2.15a)
Hì nh 2.15a Sơ đ ồ hì nh thà nh vế t nứ t
mỏ i
Hì nh 2.15b Sơ đ ồ mặ t gã y khi phá huỷ mỏ i
Mặ t gã y ở chỗ phá hủ y mỏ i (hì nh 2.15b)
2.2
2.2 Cá c đặ c trưng cơ tí nh thô ng thường và ý nghĩ aCá c đặ c trưng cơ tí nh thô ng thường và ý nghĩ aCá c đặ c trưng cơ tí nh thô ng thường và ý nghĩ a
mặ t
⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥
vế t nứ t nguồ n lệ ch
Frank-Read
σ k
σ k
vù ng 1, sá t
bề mặ t là
vế t nứ t đ ầ u
vù ng 3, phá
h ỷ
biế n dạ ng hẳ
ứ ng suấ t
ẳ
chiề u dà y
KIC
Hì nh 2.14 ảnh hư ở ng củ a chiề u
dà y
Bth
Trang 624
Cơ tí nh cho biế t khả nă ng chị u tả i củ a vậ t liệ u trong cá c đ iề u kiệ n tư ơ ng ứ ng, là cơ sở
củ a cá c tí nh toá n sứ c bề n, khả nă ng sử dụ ng và o mộ t mụ c đ í ch nhấ t đ ị nh Cá c đ ặ c trư ng cơ tí nh đ ư ợ c xá c đ ị nh trê n cá c mẫ u chuẩ n
Thư ờ ng gặ p nhấ t là đ ộ bề n, đ ộ dẻ o, đ ộ cứ ng, đ ộ dai va đ ậ p, đ ộ dai phá hủ y
2.2.1
2.2.1 Độ bề n (tĩ nh)Độ bề n (tĩ nh)Độ bề n (tĩ nh)
Tù y theo đ ặ c đ iể m củ a tả i trọ ng ngư ờ i ta phâ n biệ t đ ộ bề n ké o, né n, uố n, xoắ n Bề n và
đ ộ dẻ o khi ké o là thô ng dụ ng hơ n cả nê n khô ng cầ n phả i ghi chú , trư ờ ng hợ p cò n lạ i đề u
phả i ghi chú (né n, uố n hay xoắ n )
a
a Cá c chỉ tiê uCá c chỉ tiê uCá c chỉ tiê u
Đặ c trư ng cho đ ộ bề n tĩ nh:σđ h, σC, σb: kG/mm 2 , MPa, psi, ksi (Anh & Hoa kỳ ), Quan hệ
giữ a cá c đ ơ n vị thư ờ ng gặ p như sau:
1kG/mm2≈ 10MPa, 1kG/mm2≈ 1,45 ksi, 1ksi = 103psi
Giớ i hạ n đ à n hồ i σđ h, khó xá c đ ị nh → chấ p nhậ n σ0,01 hay σ0,05 theo cô ng thứ c:
0
dh dh S
F
=
0
01 , 0 01 , 0 S
F
=
0
05 , 0 05 , 0 S
F
=
Giớ i hạ n chả y vậ t lý σσσσch,
G
Giớ i hạ n chả y quy ướ c σσσσ0,2 , [MPa]
Giớ i hạ n bề n σσσσb :
0
b b S
F
=
σ , [MPa], trong đ ó :
b
b Cá c yế u tố ả nh hưở ngCá c yế u tố ả nh hưở ngCá c yế u tố ả nh hưở ng
Cá c phư ơ ng phá p nâ ng cao đ ộ bề n:
giả mgiả mgiả m hoặ c tăng mậ t độ lệ chtăng mậ t độ lệ chtăng mậ t độ lệ ch
Giả m: Sợ i Fe là 13000MPa, Fe armco 250MPa
Tă ng: biế n dạ ng nguộ i, hợ p kim hoá , nhiệ t luyệ n,
c
c CáCáCá c biệ n pháp hó a bề n vậ t liệ uc biệ n pháp hó a bề n vậ t liệ uc biệ n pháp hó a bề n vậ t liệ u
Biế n dạ ng dẻ o: → tă ng mậ t độ lê ch → tă ng độ bề n:
dậ p, gò , uố n, gậ p, ké o, cá n nguộ i → biế n cứng, tă ng
bề n
Hì nh 2.16 Thay đ ổ i đ ộ bề n theo
mậ t đ ộ lệ ch
Hợ p kim hó a: đ ư a nguyê n tử lạ và o → tă ng xô lệ ch mạ ng và mậ t độ lệ ch → tă ng độ bề n, Tạ o cá c pha cứ ng phâ n tá n hay hó a bề n tiế t pha:
Nhiệ t luyệ n tô i + ram: tô i và sau đ ó là ram - tạ o nê n sự quá bã o hò a → tă ng độ bề n, độ
cứ ng
Hó a - nhiệ t luyệ n: thấ m C, N tă ng bề n, cứ ng, chị u mà i mò n, nâ ng cao bề n mỏ i
Là m- nhỏ hạ t: là m hạ t nhỏ nà y duy nhấ t là m tă ng tấ t cả cá c chỉ tiê u bề n, dẻ o, dai
2.2.2 Độ dẻ o
2.2.2 Độ dẻ o
Độ dẻ o là
Độ dẻ o là khả nă ng biế n dạ ng của vậ t liệ u khả nă ng biế n dạ ng của vậ t liệ u khả nă ng biế n dạ ng của vậ t liệ u dướ i tải trọ ngdướ i tải trọ ngdướ i tải trọ ng
a
a 222 chỉ tiê u chỉ tiê u chỉ tiê u : 100 %
l
l l 0
0
1 ư
=
S
S S 0
1
0 ư
=
b
b Tí nh siê u dẻ o Tí nh siê u dẻ o Tí nh siê u dẻ o
Đ/n:
Đ/n: Vậ t liệ u có δ tớ i trê n 100% (100 ữ 1000%), được gọi là siê u dẻ o,
Cô ng dụng:
Cô ng dụng: chế tạ o cá c sả n phẩ m rỗng, dà i vớ i tiế t diệ n khô ng đ ồ ng đ ề u: chai, lọ , ố ng, Chế tạ o:Chế tạ o:Chế tạ o: tạ o tí nh siê u dẻ o bằ ng cá ch:
- tạ o tổ chứ c hạ t rấ t nhỏ , (cỡ hạ t khoả ng 10àm), đ ẳ ng trục, đ ồng đề u và ổ n đ ị nh khi biế n
dạ ng, đ â y là yế u tố quan trọ ng nhấ t,
- biế n dạ ng ở nhiệ t đ ộ cao, cỡ (0,6 ữ 0,85) TCo,
- tố c đ ộ biế n dạ ng rấ t chậ m, cỡ 10-4ữ 10-3 s-1 (tứ c 0,01 ữ 0,1%/s)
mậ t đ ộ lệ ch, 2
108 10 10 10 12
Trang 725
Tr−ù t khi sià u dẽ o xả y ra chũ yế u theo bià n hỈ t
2.2.3
2.2.3 ườ dai va Ẽậpườ dai va Ẽậpườ dai va Ẽập: : : HỨ nh 2.17: cẬ ng phÌ huỹ
SÈ Ẽ ổ thữ va Ẽ ậ p (hỨ nh 2.18)
-
HỨ nh 2.17 CẬ ng phÌ huỹ vậ t liệ u HỨ nh 2.18 SÈ Ẽ ổ thữ Ẽ ờ dai va Ẽ ậ p
2 loỈ i m
2 loỈ i mẫ u thữ Ẽờ dai va Ẽậ pẫ u thữ Ẽờ dai va Ẽậ pẫ u thữ Ẽờ dai va Ẽậ p:::: 10x10mm dẾ i 55mm (mẫ u Charpy) vẾ 75mm (Izod) vợ i r· nh khÝ a hỨ nh chứ U hay chứ V: (Ẽ ể tậ p trung ự ng suấ t) rờ ngxsẪ u ( 2x2mm) TCVN chì quy
Ẽ Þ nh thữ theo mẫ u Charpy vẾ ký hiệ u Ẽ ờ dai va Ẽ ậ p bÍ ng aK:
ưÞ nh nghị a:
ưÞ nh nghị a: ườ dai va Ẽậ p lẾ cẬ ng phÌ hũy tÝ nh cho mờ t Ẽ v tiế y diệ n c¾ t ngang mẫ u: CẬ ng thự c tÝ nh:
S
A
K = , [j/cm 2 ] hay [kJ/m 2 ]
trong Ẽ ọ : AK lẾ cẬ ng phÌ hũ y, J; S tiế t diệ n mẫ u tỈ i chố r· nh khÝ a (0,8cm 2 )
ưÈ n vÞ
ưÈ n vÞ : [j/cm2], : [kj/m2], : [kgm/cm2]
1kGm/cm2 ≈ 10J/cm2; 1kJ/m2≈ 0,01kGm/cm2; 1kGm/cm2≈ 100kJ/m2
PhỈ m vi Ì p dừng:
PhỈ m vi Ì p dừng:
Chi tiế t chÞ u va Ẽ ậ p aK min = 200kJ/m2 (2kGm/cm2), va Ẽ ậ p cao phả i cọ aK ≥ 1000kJ/m2 Biệ n phÌ p tẨ ng aBiệ n phÌ p tẨng aK::::
Nế u coi aK tỹ lệ vợ i tÝ ch (σ0,2 x δ) → Ẽể ↑ aK t ↑ Ẽổng thởi σ0,2 & δ do Ẽọ:
- LẾ m cho hỈ t nhõ mÞ n lẾ ph− È ng phÌ p tộ t nhấ t Ẽ ể ↑aK
- Họ a bề n bề mặ t : tẬ i bề mặ t, họ a - nhiệ t luyệ n → vửa ↑ bề n, cựng, tÝ nh chộng mẾ i mòn
mẾ vẫ n cho aK cao, chộ ng va Ẽ ậ p tộ t
- TỈ o hỈ t trò n, Ẽ a cỈ nh cọ Ẽ ờ dai cao hÈ n khi hỈ t cọ dỈ ng tấ m, hỨ nh kim
- Giả m sộ l− ù ng, kÝ ch th− ợ c, tỈ o hỈ t cẾ ng trò n, phẪ n bộ Ẽ ề u cũ a cÌ c pha r¾ n → ↑aK
2.2.4
2.2.4 ườ dai phÌ hũy biế n dỈ ng phỊ ngườ dai phÌ hũy biế n dỈ ng phỊ ngườ dai phÌ hũy biế n dỈ ng phỊ ng (plane - strain fracture toughness), KIC
Mẫ u thữ : hỨ nh 2.19 lẾ dỈ ng mẫ u Ẽ È n giả n nhấ t, vế t nự t mõ i:
- phả i củ ng chiề u vợ i r· nh khÝ a vẾ chỈ y dẾ i trà n suộ t chiề u dẾ y cũ a mẫ u B = W/2,
- trà n cả hai bề mặ t ngoẾ i, cả 2 bà n vế t nự t mõ i phả i Ẩ n sẪ u vẾ o Ý t nhấ t lẾ 1,3
- chiề u dẾ i a (bÍ ng r· nh ban Ẽ ầ u + nự t mõ i) phả i ~ B hay 0,45ứ0,55W
Quy trỨ nh thữ :
- Ẽ ặ t ngẾ m trừ c vẾ o hai lố , tÌ c dừ ng lỳ c kÐ o Ẽ ể r· nh khÝ a vẾ nự t mõ i Ẽ − ù c mỡ rờ ng ra (nự t phÌ t triể n theo kiể u I)
- XẪ y dỳ ng biể u Ẽ ổ tả i trồ ng kÐ o - Ẽ ờ mỡ cũ a r· nh ν nh− hỨ nh 2.20
biế n
vậ t
liệ u
iò
vậ t liệ u dẽ