Test dvostruke konzole (eng. Double Cantilever Beam (DCB) test) je najčešće korišteni test za izračun lomne žilavosti u modu I kod konstrukcijskih lijepljenih spojeva. Testni uzorci se sastoje od ...dvije jednake pločice koje se prvo međusobno zalijepe, a zatim izlože opterećenju, što uzrokuje širenje pukotine duž ljepila. Tijekom eksperimenta kontinuirano se mjeri pomak, sila i duljina pukotine. Koristeći ove podatke, lomna žilavost ljepila se može izračunati prema postupcima navedenim u odgovarajućem ISO standardu (BS ISO 25217: 2009). Proračuni se temelje na jednostavnoj grednoj teoriji i linearno-elastičnoj mehanici loma. U ovom radu predstavit ćemo standardnu metodu za izvođenje DCB testa, a potom i metodu obrade podataka potrebnu za izračun lomne žilavosti, što odgovara kritičnoj promjeni oslobođene energije (eng. Critical Energy Release Rate). Eksperimenti su izvedeni za ljepilo SikaPower® 4720, s kontroliranom debljinom ljepila između aluminijskih pločica. Nakon razdoblja stvrdnjavanja prema preporuci proizvođača ljepila, DCB uzorci su preko zglobnog prihvata šarkama opterećeni vlačnom silom s kidalice. Opterećenje na kidalici se nanosi kontrolom pomaka, tako da pri monotonom povećanju pomaka najprije imamo povećanje opterećenja, a kada se pukotina počne širiti, naneseno opterećenje pada. Koristeći optički mjerni sustav GOM Aramis, tijekom eksperimenta mjereno je polje pomaka, koje je onda korišteno za mjerenje stvarnog pomaka aluminijskih pločica (umjesto onog zabilježenog na kidalici) i položaja vrha pukotine. Nakon sinkronizacije mjerenja različitih uređaja određena je lomna žilavost ljepila i izvršena statistička analiza rezultata.
Rad donosi usporedbu različitih metoda izračuna faktora kritičnog intenziteta naprezanja (mod I.) KIC za bukovo drvo na tangencijalno-longitudinalnom (TL) presjeku. Prva je metoda ekstrapolacija ...faktora intenziteta naprezanja na udaljenosti 0 mm od vrha pukotine, druga je primjena, J integrala a treća se metoda temelji na razlikama energija deformacije iz kojih je dobivena brzina oslobađanja energije deformacije po jedinici duljine širenj pukotine. Četvrta metoda temelji se na izračunu deformacije materijala oko pukotine ili pomaka vrhova elementa trokuta, a peta se koristi općepoznatom jednadžbom za CT uzorak za deformaciju u ravnini izotropnog materijala. Koristeći se metodom konačnih elemenata, utvrđeno je da je metoda J integrala najmanje osjetljiva na veličinu i oblik elemenata. Ta je metoda primijenjena za izračun faktora kritičnog naprezanja KIC za bukovo drvo na TL presjeku. Dobivena je prosječna vrijednost od 0,56 MPa·√m, sa standardnom devijacijom od 0,047 MPa·√m.
U radu je prikazano kako reciklati otpadnih guma, upotrijebljeni kao sekundarne sirovine, utječu na svojstva betona. S obzirom na dobivena svojstva, na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu ...osmišljeni su građevni proizvodi za specijalne namjene, koji u svom sastavu sadržavaju sirovine dobivene recikliranjem guma. Svaki od navedenih inovativnih proizvoda predstavlja ekološki, funkcionalno i ekonomski konkurentnu alternativu uobičajeno korištenim proizvodima u inženjerskoj praksi.
Cilj ovog istraživanja bio je utvrditi ponašanje loma drva južnoga žutog bora (Pinus taeda L.) i crvenog hrasta (Quercus falcata) u tangentno-radijalnome i tangentno-longitudinalnom smjeru širenja ...pukotine primjenom kompaktne vlačne metode ispitivanja (model I.). Rezultati istraživanja pokazali su bitno drugačije ponašanje loma drva crvenog hrasta od drva južnoga žutog bora za svaki od dva načina širenja pukotine. Lomna žilavost drva crvenog hrasta bila je veća u tangentno-radijalnom smjeru širenja pukotine nego u tangentno-longitudinalnom smjeru, dok na drvu južnoga žutog bora nije uočena značajna razlika između dva načina širenja pukotine. Specifična energija loma u tangentno-longitudinalnom smjeru širenja pukotine za obje vrste drva bila je mnogo niža od one u tangentnoradijalnom smjeru. To znači da je bilo potrebno više energije po jedinici površine da se uzorak drva odvoji na dvije polovice u tangentno-radijalnom smjeru širenja pukotine. Razlika u ponašanju loma drva, odnosno u širenju pukotine može se objasniti strukturnim obilježjima ispitivanih uzoraka jer širenje pukotine u tangentno-radijalnom smjeru prelazi granicu goda i drvna vlakanca mogu premostiti površinu pukotine.
U radu se analizira otpornost čistih i polimerima modificiranih mješavina na širenje pukotina pri niskim temperaturama primjenom linearne i nelinearne mehanike loma. Razmatran je utjecaj dva veziva ...za modificiranje bitumena: stiren-butadien-stiren (SBS) i etilen-vinil-acetat (EVA). Ispitivanja su pokazala da pri padu temperature rastu vrijednosti lomne žilavosti, a smanjuju se vrijednosti maksimalne vertikalne deformacije. Ustanovljeno je da je u oba postupka primijenjena u ovom radu najniža vrijednost lomne žilavosti dobivena primjenom veziva EVA.
Određivanje energijskih veličina tijekom procesa obrade drva, poput snage rezanja i sile rezanja, vrlo je korisno pri projektiranju procesa proizvodnje drvenih predmeta. Za točnije predviđanje sila ...rezanja potrebno je ispravno odrediti vrijednost kuta smicanja, što se može postići primjenom različitih modela. U ovom su članku određene vrijednosti kutova smicanja za ortogonalno linearno rezanje borovine. Analizirano borovo drvo predstavljeno je dvjema skupinama uzoraka različitog udjela sadržaja vode, 12 i 20 %. Za određivanje vrijednosti kuta smicanja primijenjena su tri različita modela: Merchantov model utemeljen na prsnom kutu i kutu trenja; model zasnovan na omjerima kompresije strugotine i Atkinsov model, kojemu su glavna polazišta svojstva materijala (elementi mehanike loma). U radu je prezentirana usporedba dobivenih vrijednosti. Na temelju rezultata uočeno je da su vrijednosti kutova smicanja određene iz omjera kompresije strugotine veće od vrijednosti dobivenih Merchantovom jednadžbom. Kutovi smicanja određeni prema Atkinsovu modelu očekivano su niži od onih određenih uz pomoć Merchantova modela. Nadalje, vrijednosti kuta smicanja za uzorke sa sadržajem vode od 20 % veće su od kutova smicanja za uzorke sa sadržajem vode od 12 %.
Cilj ovog istraživanja bio je utvrditi utjecaj sadržaja vode na parametre piljenja i obilježja loma smrekovine i hrastovine. Uzorci smrekovine (Picea abies (L.) H. Karst.) i hrastovine (Quercus robur ...L.) sušeni su do sadržaja vode potrebnoga za ispitivanje obradivosti na kružnoj pili. Rezultati pokazuju da se sila rezanja i posmična sila povećavaju s povećanjem sadržaja vode do točke zasićenosti vlakanaca (TZV). Kada se sadržaj vode poveća iznad TZV-a, postižu se najmanje vrijednosti sile rezanja i posmaka. Lomna žilavost i granica tečenja pri smicanju izvedene su na temelju provedenih istraživanja. S povećanjem sadržaja vode lomna se žilavost smanjuje. Najmanje vrijednosti lomne žilavosti zabilježene su pri sadržaju vode iznad TZV-a. Granica tečenja se pri smicanju linearno smanjuje s povećanjem sadržaja vode: smanjenje je do 17 % u usporedbi s uzorcima sa sadržajem vode pri TZV-u. Na temelju dobivenih rezultata razmatran je utjecaj sadržaja vode i vrste drva na obilježja piljenja i loma.
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- Main goal of modern biocompatible metallic materials development is, by all
means, functioning of surgically implanted medical ...implants without any
damage and without any need for revising surgery. Namely, medical implants
lifespan prolongation and patients' life quality improvement is of prime
concern in modern age. Production of durable artificial hip, shoulder and
knee joints requires understanding of complex interactions between metallic
biomaterials, operating conditions and material damage because implanted
biometallic materials are subjected to mechanical loading in corrosive
environment, such are body fluids, which consequently lead to material
degradation and premature implant failure. Establishing complex dependence
between implant material chemical composition, microstructural
characteristics and thermo-mechanical processing parameters throughout
extensive examinations and numerical modeling of material properties and
damage mechanisms is essential for understanding of implant material
behavior in simulated body conditions. Having all that in mind the purpose
of the present multidisciplinary study was to examine damage and fracture
resistance of (α+β)- and β-type implant titanium alloys subjected to
physiological solution and stress present in the human body and artificial
joints during the walking cycle. An insight into corrosion resistance,
tribolological behavior, mechanical properties and damage mechanics of
commercial implant Ti-6A1-4V ELI (Extra Low Interstitial) (mass %) alloy and
new generation Ti-13Nb-13Zr (mass %) alloy was established as dependent on
alloy microstructural characteristics and tribo-corrosive environment
conditions. Finite element method (FEM) and micromechanical models were
applied for investigated alloys fracture toughness prediction and numerical
analysis of their fracture resistance. Diverse microstructural morphologies
of investigated alloys were obtained by careful selection of conventional
thermal/thermo-mechanical processing parameters or by applying modern high
pressure torsion (HPT) processing procedure for nanocrystalline material
production. Alloy microstructural characterization was conducted using
optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray
diffraction (XRD). Geometrical microstructural parameters of conventionally
produced alloys were determined using image analysis technique. Influence of
alloy microstructural features on alloys wear and friction resistance in
conditions which mimic in vivo conditions was examined at macro and micro
level under diverse normal loads and sliding speeds. Evaluation of alloys
tribological behavior resulted in determination of frictional and wear
properties, wear mechanism, as well as in characterization of contact zone
modifications. For wear products and mechanism identification post test
examination of worn surfaces was carried out using SEM and XRD. Corrosion
behavior of investigated alloys was examined in aerated Ringer's solution by
potentiodynamic method and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).
Corrosion properties, such as electrochemical parameters and surface oxide
layers characteristics, were determined at room (25°C) or body temperature
(37°C). Mechanical properties of investigated alloys under static, impact
or dynamic loading at room temperature were investigated. Alloy hardness,
tensile properties, impact toughness, as well as fracture mechanics
characteristics (critical values of stress intensity factor, KIc, crack tip
opening displacement, CTODt, and crack mouth opening displacement, CMODi)
and fatigue crack grow resistance (fatigue crack grow rate, da/dN, and
fatigue threshold, ΔKth), were obtained as results of these investigations.
Digital stereometry was used in order to determine true stress and true
strain distribution during tensile and fracture mechanics testing. Crack
growth resistance curve (CTOD-Δa) was obtained by applying the modified
normalization method. Influence of alloy chemical composition and
microstructural features on alloy fracture mechanisms was additionally
examined using SEM fractographic analysis. Influence of titanium alloys
microstructural parameters on alloy fracture mechanics characteristics was
determined using FEM and micromechanical modeling. Ductile fracture
initiation and propagation in conventionally processed alloys were simulated
by applying complete Gurson model (CGM) and using FEM method incorporated
into ABAQUS software application, while micromechanical models of Hahn and
Rosenfield, Krafft and Broberg were used for fracture toughness modeling and
KIc prediction. Macro tribological examinations revealed that solution
treated Ti-6A1-4V ELI alloy shows higher wear resistance then
thermo-mechanically processed Ti-13Nb-13Zr alloy, regardless of its
microstructural morphology. At all investigated conditions Ti-6A1-4V ELI
alloy solution treated in the β phase field exhibits the highest wear
resistance, while the highest wear loss was registered for the
microstructure formed during rapid cooling from the (α+β) field. Wear
behavior of investigated alloy in different microstructural conditions is
governed by different dominant wear mechanism, i.e. presence of corrosive
wear, abrasive wear, adhesive wear or material transfer mechanism in overall
wear damage mechanism. Results of presented investigations revealed that
wear rate of investigated alloys is inversely proportional to the alloy
hardness and, as a result, higher material transfer from contact surface of
Ti-6A1-4V ELI alloy with equiaxed/globular microstructure, as well as from
cold-rolled Ti-13Nb-13Zr alloy with martensitic morphology, caused better
frictional properties. Alloy microstructural morphology, presence of
Ringer's solution and artificial joint material show great influence on
titanium alloys frictional properties at micro level. Under all investigated
conditions the best frictional properties in contact with AI2O3 exhibits
Ti-6A1-4V ELI alloy with equiaxed morphology, while Ti-6A1-4V ELI alloy with
martensitic microstructure is characterized with the worst micro
tribological properties among all investigated materials. Results of
corrosion tests revealed that corrosion resistance of titanium alloys is
highly dependent on alloy thermal and thermo-mechanical processing. Since
higher solution treatment temperature results in the lower corrosion
resistance of Ti-6A1-4V ELI alloy, higher alloy corrosion resistance in
Ringer's solution after solution treatment in the (α+β) field was observed.
On the other hand, Ti-13Nb-13Zr alloy is characterized with the lower
corrosion resistance and exhibits somewhat better corrosion properties in
cold-rolled than in hot-rolled condition. However, incompact oxide layers
formed at the Ti-13Nb-13Zr alloy surface could influence the alloy
osteointegration improvement and maintenance of alloy corrosion resistance
properties in spite of possible mechanically induced surface damage. Effect
of microstructural morphology on mechanical properties of titanium alloys is
quite extensive. Obtained results revealed that Ti-6A1-4V ELI alloy shows
higher yield and tensile strength than Ti-13Nb-13Zr alloy, regardless of
alloy microstructural characteristics, while its Young's modulus is 4-10
times higher than that of human bone. On the other side, Ti-13Nb-13Zr alloy
with martensitic microstructure shows more appropriate biocompatible
characteristics due to its quite satisfactory tensile strength values
combined with the lowest Young' modulus value. Application of HPT method for
the Ti-6A1-4V ELI alloy processing can significantly improve alloy
biomechanical compatibility and make it concurrent with Ti-13Nb-13Zr alloy.
Morphological features of investigated alloys also show significant
influence on their properties when subjected to dynamic loading. Namely,
based on research results it can be concluded that the lower solution
treatment temperature and the formation of the two-phase (α+β)
equiaxed/globular microstructure lead to higher impact toughness, as well as
lower crack initiation and propagation resistance of investigated alloys.
Also, results confirmed that the fatigue crack propagation rate is higher as
microstructural morphology of Ti-6A1-4V ELI alloy shifts from
equiaxed/globular to acicular. The highest fatigue limit is observed for
alloy with globular microstructure, while alloy with martensitic
microstructural features shows the lowest fatigue limit. On the other hand,
results of Ti-6A1-4V ELI alloy fracture toughness testing confirmed higher
resistance to crack initiation and propagation of alloy with acicular
morphology than in the case of alloy solution treated in the (α+β) field.
Among all investigated Ti-6A1-4V ELI alloy morphologies the lowest fracture
toughness value was obtained for the equiaxed microstructure, while the
highest value was obtained for the lamellar morphology. Fracture toughness
of Ti-13Nb-13Zr alloy is significantly lower and examination of hot-rolled
alloy indicated brittle behavior under investigated conditions. Numerical
simulation and analysis of ductile fracture initiation and propagation with
CGM model, as well as investigated alloys fracture toughness prediction by
applying micromechanical modeling, resulted in quite satisfying matching of
experimental and numerical data. Fracture initiation and propagation in
globular Ti-6A1-4V ELI and martensitic Ti-13Nb-13Zr alloy subjected to
mechanical loading was successfully predicted using local approach to
fracture. Significant variations of numerically obtained data are avoided by
applying 3D model and finite element of suitable size. Local approach to
fracture, which takes into account the presence of brittle fracture in
overall fracture mechanism, is used for reliable prediction of titanium
alloys fracture behavior. Modified micromechanical models, which incorporate
relevant microstructural parameters, are
U radu se analiziraju utjecaji broja okretaja i brzine zavarivanja na udarnu žilavost, metalografska obilježja i raspodjelu mikrotvrdoće po površini poprečnog presjeka FSW zavarenog spoja kovanih ...ploča od visokočvrste legure aluminija faznog sastava Al-Zn-Mg-Cu. Broj okretaja je mijenjan u rasponu od 750 min−1 do 850 min−1, a brzina zavarivanja od 60 mm/min do 80 mm/min. Razdvajanjem energije inicijacije pukotine od energije potrebne za njezinu propagaciju, uočava se da je čak i do tri puta veća vrijednost energije koja je potrebna za njezinu propagaciju. Odnos energije inicijacije i energije propagacije je dobiven ispitivanjem Charpy epruvete sa zarezom u središtu, lijevo i desno od središta metala šava 4 mm u smjeru suprotnom od smjera zavarivanja. Distribucija mikrotvrdoće metala šava ne pokazuje veliko rasipanje vrijednosti bez obzira da li je mjerno mjesto u gornjoj ili donjoj razini površine zavarivanih komada. Na mikrograficima jasno se uočavaju zone strukturnih sadržaja zavarenog spoja na osnovi veličine zrna i linija tečenja materijala.
Izbor čelika s obzirom na žilavost Skejić, Davor; Androić, Boris; Dujmović, Darko
Građevinar (Zagreb),
11/2012, Volume:
64, Issue:
10.
Journal Article
Open access
Činjenica da danas postoji više od 2500 vrsta čelika uvelike otežava ispravan izbor pri projektiranju. Specifični zahtjevi za izbjegavanje krtog loma definirani su u EN 1993-1-10. U radu je prikazana ...metoda procjene sigurnosti za izbjegavanje krtog loma preko mehanike loma, kao i teorijska pozadina inženjerskih pravila definiranih u EN 1993-1-10. Osim uobičajene primjene EN 1993-1-10, pokazane su mogućnosti njene primjene kod specifičnih zahtjeva žilavosti zbog visoke stope prirasta deformacije i/ili visokih učinaka hladne deformacije.
PDF
