Kompaktowa próbka napięcia

Schemat i wymiary zwartej próbki rozciąganej.

Kompaktowa próbka rozciągana ( CT ) jest rodzajem standardowej próbki karbowanej zgodnie z normami ASTM i ISO . Kompaktowe próbki rozciągane są szeroko stosowane w dziedzinie mechaniki pękania i badań korozji w celu ustalenia danych dotyczących odporności na pękanie i wzrostu pęknięć zmęczeniowych materiału.

Celem użycia karbowanej próbki jest utworzenie pęknięcia zmęczeniowego poprzez zastosowanie cyklicznego obciążenia poprzez kołki włożone w otwory próbki za pomocą laboratoryjnej maszyny do badań zmęczeniowych . Pęknięcie zmęczeniowe rozpocznie się w punkcie karbu i będzie rozciągać się przez próbkę. Długość pęknięcia jest zwykle monitorowana poprzez pomiar podatności odcinka, który zmienia się wraz ze wzrostem pęknięcia, lub bezpośredni pomiar za pomocą mikroskopu optycznego w celu zmierzenia położenia wierzchołka pęknięcia lub pośrednio na podstawie odczytów tensometru otworu wlotu pęknięcia lub mocowania tensometry do tylnej strony kuponu.

Zgodnie z normami wymiarem ograniczającym próbki jest grubość materiału. Kompaktowe próbki rozciągane są używane do eksperymentów, w których występuje niedobór dostępnego materiału ze względu na ich zwartą konstrukcję. W przypadku materiałów walcowanych nacięcie powinno być wyrównane z kierunkiem walcowania, w którym materiał jest najsłabszy. Pozwoli to użytkownikowi upewnić się, że wszystkie osiągnięte wyniki są konserwatywne (najgorszy scenariusz).

Współczynnik intensywności stresu

Współczynnik intensywności naprężenia na wierzchołku pęknięcia zwartej próbki rozciąganej wynosi

${\ Displaystyle K _ {\ rm {I}} = {\ Frac {P} {B}}} {\ sqrt {\ Frac {\ pi} {W}}} \ lewo [16,7 \ lewo ({\ frac {a}{W}}\right)^{1/2}-104,7\left({\frac {a}{W}}\right)^{3/2}+369,9\left({\frac {a }{W}}\prawo)^{5/2}-573,8\lewo({\frac {a}{W}}\prawo)^{7/2}+360,5\lewo({\frac {a}{ W}}\prawo)^{9/2}\prawo]}$

gdzie to przyłożone obciążenie, $}$ grubość próbki, $to$ długość pęknięcia, a $P$ próbki to $\ displaystyle P$ jest odległością między linią środkową otworów a tylną powierzchnią kuponu. Powyższe równanie zostało dopasowane za pomocą obliczeń numerycznych dla różnych geometrii próbek.

Długość pęknięcia

Długość pęknięcia jest często mierzona pośrednio podczas badania poprzez obliczenie długości pęknięcia na podstawie zgodności odcinka. Podatność można określić na podstawie miernika przemieszczenia otworu wlotowego pęknięcia (CMOD) lub na podstawie pomiarów odkształcenia na tylnej powierzchni odcinka.

Pęknięte przemieszczenie otworu gębowego

Długość pęknięcia można znaleźć za pomocą miernika przemieszczenia przymocowanego do otworu kuponu w celu pomiaru przemieszczeń za pomocą równania ${\ displaystyle v}$

${\ Displaystyle a/W = 1,0010-4,6695 {u_ {x}} + 18,460 {u_ { x}}^{2}-236,82{u_{x}}^{3}+1214,9{u_{x}}^{4}-2143,6{u_{x}}^{5}}$

${\ Displaystyle u_ {x} = \ lewo \ {\ lewo [{\ Frac {EvB} {P}} \ prawo] ^ {\ Frac {1} {2}} +1\w prawo\}^{-1}}$

To równanie ma zastosowanie w zakresie ${\ Displaystyle 0,2 <a/W <0,95}$ .

Napięcie pleców

Długość pęknięcia można określić za pomocą odkształcenia tylnej powierzchni za pomocą następującego równania: ${\ displaystyle \ varepsilon}$

${\ Displaystyle a/W = 1,0033-2,35 U + 1,3694 U ^ {2} -15,294 U ^ {3} + 63,182U^{4}-74,42U^{5}}$

gdzie ${\ Displaystyle U = 1 / ({\ sqrt {A}} + 1)}$ , $/ P ,$${\ Displaystyle A = E (\ varepsilon W )$$moduł$ a to Younga materiału kuponu. To równanie ma zastosowanie w zakresie ${\ Displaystyle 0,2 <a/W <0,95}$ .

Różnica potencjałów elektrycznych

Długość pęknięcia można również określić na podstawie pomiarów napięcia różnicy potencjałów elektrycznych (EPD) w punktach po obu stronach ujścia obrobionej szczeliny po przeciwnych stronach próbki za pomocą

${\ Displaystyle a/W = -0,5051 + 0,8857 (V / V_ {r} )-0,1398(V/V_{r})^{2}+0,0002398(V/V_{r})^{3}}$

gdzie $EPD$$zmierzonym$ i $jest$ napięciem _ To równanie wymaga wprowadzenia elektrycznego prądu wzbudzenia wzdłuż linii obciążenia próbki. To równanie ma zastosowanie w zakresie ${\ Displaystyle 0,24 <a/W <0,7}$ .