Effect of micro-cracks in nonhomogeneous stress field on fracture instability in structural components

The paper analyses the effects of statistical distribution in sizes of micro-cracks on scatter of fracture toughness of steels under brittle conditions. The results are utilized for reliability assessment of selected functional parts. The reliability considered as a complementary probability of brittle fracture initiation is discussed in dependence on the character of statistical distribution of micro-crack sizes, mechanical properties of steel, mechanisms of energy dissipation during cracks propagation, variation of loading, stress state of functional part and its service life. This probability approach is compared with deterministic reliability access originating from computation of safety factor. Its rational evaluation as a function of acceptable probability of fracture instability provides high economical effects saving materials and energy.Web of Science341543153

Test digitalizace lomové plochy tělesa ze zkoušky padajícím závažím

There is always a need to determine a fraction of the ductile, and respectively, brittle fracture on the fracture surface of specimen examined using a drop-weight tear test (DWTT). Determination of the percentage of ductile fracture (PDF) in accordance with valid national and international recommendations is not entirely unambiguous. Results of evaluation show a large scattering for each criterion, and depend on the subjective view of the evaluator. Criteria are complex in nature and are independent of the fracture morphology. The dimensionless areas ratio criterion has been newly proposed for the evaluation of the DWTT specimens. This criterion is given by the ratio of the fracture surface projection into a base plane to the scanned fracture surface. The fracture surface of the DWTT specimen is scanned using a 3D-Cam scanner into a network of discrete points. A fracture surface area is calculated from the sum of the areas of triangles constructed above the element of the projection of fracture surface. A dimensionless areas ratio criterion is sensitive to a change of the size of fracture surface evaluated and its value depends on the proportion of PDF in the specimen. An application of the proposed assessment of fracture surfaces in the DWTT specimens in engineering practice will contribute to the objectivity of DWTT test results and to improve equipment reliability, in which the DWTT test result is a part of attestations in materials used.Na lomové ploše tělesa zkoušky padajícím závažím (DWTT) je nutné vždy stanovit podíl houževnatého, resp. křehkého lomu. Určení procenta houževnatého lomu podle stávajících národních a mezinárodních norem není zcela jednoznačné. Výsledky hodnocení vykazují u jednotlivých kritérií velký rozptyl a jsou závislé na subjektivním pohledu hodnotitele. Kriteria mají komplexní charakter a nezávisí na charakteru lomu. Nově je pro hodnocení DWTT těles navrženo bezrozměrné kritérium poměru ploch. Toto kritérium je dáno poměrem průmětu lomové plochy do roviny podstavy vzhledem k naskenované lomové ploše. Lomová plocha DWTT tělesa je naskenována pomocí skeneru 3D-Cam do sítě diskrétních bodů. Plocha povrchu lomu je spočítána ze součtu ploch trojúhelníků sestrojených nad elementem průmětu lomové plochy. Bezrozměrné kritérium poměru ploch je citlivé na změnu velikosti vyhodnocované lomové plochy a jeho hodnota je závislá na podílu PDF v tělese. Uplatnění navrženého vyhodnocení lomových ploch DWTT těles v technické praxi přispěje k objektivizaci výsledků DWTT zkoušky a ke zvýšení spolehlivosti zařízení, u kterých je výsledek DWTT zkoušky součástí atestů používaných materiálů

Zpráva o výsledcích vědecko-výzkumné a vývojové činnosti na VŠB-TU Ostrava za rok 2011 : určeno pro zasedání Vědecké rady VŠB-TUO dne 9. 3. 2012

Ostrav

Zpráva o výsledcích vědecko-výzkumné a vývojové činnosti na VŠB-TU Ostrava za rok 2012 : určeno pro zasedání Vědecké rady VŠB-TUO dne 1. 3. 2013

Ostrav

Zpráva o výsledcích vědecko-výzkumné a vývojové činnosti na VŠB-TU Ostrava za rok 2009 : určeno pro zasedání Vědecké rady VŠB-TUO dne 12. 3. 2010

Ostrav

Zpráva o výsledcích vědecko-výzkumné a vývojové činnosti na VŠB-TU Ostrava za rok 2010 : určeno pro zasedání Vědecké rady VŠB-TUO dne 11. 3. 2011

Ostrav

Suitability of fatigue crack growth thresholds at negative stress ratios for ferritic steels and aluminum alloys in flaw evaluation procedures

Fatigue crack growth thresholds for ferritic steels and aluminum alloys in flaw evaluation documents are reviewed. The WRC (Welding Research Council) Bulletin, ASME (American Society of Mechanical Engineers) Code Section VIII, IIW (International Institute of Welding) and BS (British Standards) 7910 give constant fatigue crack growth threshold values at negative stress ratios. However, the definitions of the thresholds at negative stress ratios are different between these flaw evaluation documents. From fatigue crack growth tests and collection of fatigue crack growth threshold data, the thresholds are affected by compressive stresses. It can be said that the thresholds at negative stress ratios are not constant. Therefore, the thresholds given by the WRC Bulletin, ASME Section VIII and IIW are slightly un-conservative. The threshold given by BS 7910 is considerably conservative. A suitable definition of the threshold at negative stress ratios for application in flaw evaluation procedures is proposed as the variable threshold expressed by full range of stress intensity factors.Web of Science248art. no. 10767

Zpráva o výsledcích vědecko-výzkumné a vývojové činnosti a spolupráce s průmyslem na VŠB-TU Ostrava za rok 2008 : určeno pro zasedání Vědecké rady VŠB-TUO dne 27. 2. 2009

Ostrav

Prediction of local and macroscopic characteristics of ductile damage in structural steels

V příspěvku je uvedena analýza současné úrovně studia tvárného porušení uhlíkových a mikrolegovaných ocelí s popuštěnou strukturou základní matrice a precipitovanými karbidy. Diskutované modely lokálního poškození v mikroobjemu, procesů šíření magistrální trhliny a následné fraktografické hodnocení lomových povrchů jsou orientovány na hledání vztahů mezi mikrostrukturou a houževnatostí materiálu. Shrnutí možností využití modelů pro predikci napěťově-deformačního chování materiálu a komentář k jejich platnosti za daných podmínek namáhání vyúsťuje v návrh nových cest výzkumu predikce lokálních a makroskopických charakteristik tvárného porušení. Pozornost je soustředěna především na zkoumání lokálních kritérií poškození při respektování nehomogenní distribuce precipitátů a na vývoj modelů formování lomové plochy ve vztahu k rychlosti disipace deformační energie. Zdůrazněna je nutnost studia tvárného porušení v jednotlivých stadiích jeho vývoje od nukleace až po několikanásobnou koalescenci dutin a finální lom.The paper presents an analysis of actual knowledge of ductile fracture in carbon and microalloyed steels with tempered structure and precipitated carbides. Discussed models of local damage in microvolume, main crack propagation processes and the following fractographical fracture surface treatment are focused on the relationships between microstructure and fracture toughness of the material. Models for prediction of stress-strain behaviour and comments of their validity at given conditions of loaded material are summarized. New directions in research of local and macroscopic characteristics in prediction of ductile damage are proposed. Attention is concentrated on the research of local damage criteria considering nonhomogeneous distribution of precipitates and on the modelling of fracture surface affected by energy dissipation rate. The further study of ductile damage in particular stages of its development from nucleation to multiplied coalescence of voids and final fracture are emphasized

Fyzikálně metalurgické aspekty štěpného porušení konstrukčních ocelí

Import 20/04/2006Prezenční výpůjčkaVŠB - Technická univerzita Ostrava. Fakulta metalurgie a materiálového inženýrstv