Medzn

1
Medzné stavy materiáluÚvod do problematiky

• Filip Pastorek
• Libor Trško

2
Medzný stav - definícia

• Medzný stav je taký stav materiálu, pri ktorom v
  dôsledku pôsobenia externých ci interných
  faktorov kritickej velkosti alebo kombináciou
  pôsobenia externých a interných faktorov
  kritickej velkosti materiál skokom stratí funkcné
  a úžitkové vlastnosti, prípadne postupná zmena
  funkcných a úžitkových vlastností dosiahne istú
  úroven (Puškár).
• Skokovitá zmena stavu materiálu (Palcek).

3
Medzný stav - definícia

• Medzný stav je stav systému vyjadrený podmienkami
  (parametrami) cinnosti systému, pri prekrocení
  ktorých dôjde k docasnému alebo trvalému
  porušeniu (zlyhaniu) funkcie systému. Medzný stav
  systému je na rozhraní normálneho a poruchového
  stavu (Veles).

4
Medzné stavy základné pojmy

• Úroven poškodenia materiálu je charakterizovaná
  hladinou vnútornej energie, najmä v miestach jej
  koncentrácie, alebo podielom oblastí s narušením
  kohézie materiálu v dôsledku pôsobenia externých
  alebo interných faktorov medzného stavu.
• Plastická deformácia je schopnost materiálu menit
  tvar a rozmery pri pôsobení dostatocne velkého
  zataženia bez toho, aby menili svoju kryštalickú
  stavbu.
• Miestne poškodenie materiálu je nevratná,
  objemovo a miestne obmedzená strata kohézie,
  ktorej výsledkom je oddelenie istého objemu
  materiálu, vytvorenie trhliny alebo siete trhlín,
  prípadne vrstvy, ktorá má významne odlišné
  úžitkové vlastnosti ako okolitý materiál.
• Lom je nevratná strata kohézie castíc materiálu v
  casti alebo v celom priereze telesa 1.

5
Co ovplyvnuje medzný stav?

• Štruktúrny a subštruktúrny stav.
• Technológia výroby.
• Prevádzkové podmienky (prostredie).
• Velkost a druh zataženia.
• Chemické zloženie.
• Rýchlost zataženia.
• Korózia.
• Cas.
• Teplota.
• Superpozícia viacerých faktorov.

6
Rozdelenie medzných stavov

• Obr. 1 Základné rozdelenie medzných stavov
  podla Puškára 1.

7
Rozdelenie medzných stavov (Bigoš, Trebuna)

• Medzné stavy únosnosti
• Medzné stavy použitelnosti

8
I. Medzné stavy únosnosti (Bigoš, Trebuna)

• Deformácia
• Medzný stav pružnej deformácie
• nadmerná pružná deformácia,
• porušenie pružnej stability (vzper),
• pokles pružnej deformácie (relaxácia).
• Medzný stav plastickej deformácie
• nadmerná plastická deformácia (kritická),
• porušenie plastickej stability.

9
I. Medzné stavy únosnosti (Bigoš, Trebuna)

• Medzný stav porušenia (lom)
• Pretažením
• krehký,
• tvárny,
• tecením,
• rázom,
• tepelná deformácia šokom,
• koróziou,
• zabrzdený,
• predcasný.

• Únavou
• mechanickou,
• tepelnou,
• tepelno-mechanickou,
• tecením.

10
I. Medzné stavy únosnosti (Bigoš, Trebuna)

• Miestne poškodenia
• Objemové
• vodíkom,
• interkryštalická korózia,
• tekutým kovom,
• zvarom,
• radiacné,
• napucaním,
• energetickými polami.

• Povrchové
• adhéziou,
• abraziou,
• eróziou,
• kavitáciou,
• vibráciami,
• koróziou,
• teplotou,
• vytrhnutím,
• energetickými lúcmi.

11
II. Medzné stavy použitelnosti (Bigoš, Trebuna)

• Nadmerné priehyby.
• Velkost dynamickej odozvy (kmitanie).
• Strata stability polohy.
• Hluk 2.

12
Príklady dosiahnutia medzného stavu
3
3

• Od r. 1942 do 1946 sa na 976-tich zváraných
  námorných lodiach USA objavilo 1442 vážnych
  poškodení trhlinami. Do konca roku 1949 došlo
  k havárii 11 lodí typu Liberty a 8 tankových,
  ktoré sa úplne rozlomili na dve casti 4.

13
Príklady dosiahnutia medzného stavu
5
hliníkový bronz, amoniak

• Pri urcitých kombináciach materiálu a prostredia
  dochádza ku koróznemu praskaniu.

14
Príklady dosiahnutia medzného stavu

• 8. máj 1842 došlo k jednému z prvých železnicných
  neštastí pri stanici Meudon na trati Versailles
  Paríž 6.
• Došlo k únavovému lomu na osi jedného z kolies,
  havárii rušna a následnému požiaru.
• Zahynulo minimálne 55 ludí 6.

15
Prevencia

• Štúdium materiálu a jeho reakcie na rôzne
  konštrukcné prvky a technologické postupy.
• Výber vhodného materiálu.
• Zdokonalovanie konštrukcných riešení a postupov
  urcovania namáhania v jednotlivých miestach
  konštrukcie.
• Dodržiavanie technologických postupov výroby.
• Správna montáž.
• Správna prevádzka.
• Údržba a kontrola zariadenia alebo konštrukcie.
• Skúšky výrobkov priamo u výrobcu.
• Defektoskopia.
• Poucenie sa z chýb minulosti.

16
Použitá literatúra

• 1 Puškár, A. Mikroplastickost a porušenie
  kovových materiálov, VEDA, Bratislava, 1986, s.
  16 18
• 2 Trebuna F., Bigoš P. Intenzifikácia
  technickej spôsobilosti tažkých ocelových
  konštrukcií, Vienala, Košice 1998
• 3 http//ime.fme.vutbr.cz/vyukals.html
• 4 Molliková, E.-Kaláb, P.-Stránský,
  L.-Sedlácek, J. Zkouška rázem v ohybu
• 5 Hadzima, B. Druhy korózneho napadnutia,
  prednášky k predmetu Korózia a povrchové úpravy
• 6 http//en.wikipedia.org/wiki/Versailles_rail_a
  ccident
• 7 Veles, P. Mechanické vlastnosti a skúšanie
  kovov, Bratislava, 1989

17
Dakujem za pozornost