Vliv statistické distribuce mikrotrhlin na rozptyl lomové houževnatosti ocelí za podmínek křehkého porušení

Ing. Vratislav Mareš; prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.; Ing. Martin Kraus, Ph.D.; Ing. David Dvořák

Předkládaný článek analyzuje účinky statistické distribuce mikrotrhlin na rozptyl lomové houževnatosti ocelí za podmínek křehkého porušení. Výsledky jsou využity pro hodnocení spolehlivosti vybraných funkčních částí – strojních dílů. Spolehlivost je v článku uvažována jako komplementární pravděpodobnost iniciace křehkého porušení. Je posuzována v závislosti na charakteru statistické distribuce velikosti mikrotrhlin, mechanických vlastností oceli, mechanismech disipace energie při šíření trhlin, změně zatížení, stavu napětí funkční části a její životnosti. Tento pravděpodobnostní přístup je porovnán deterministickým spolehlivostním přístupem, který vychází z výpočtu koeficientu bezpečnosti. Jeho racionální hodnocení jako funkce přijatelné pravděpodobnosti nestability lomu poskytuje vysoké ekonomické efekty, které šetří materiál a energii. Článek pojednává o vývoji statistického modelu pro predikci pravděpodobnosti křehkého porušení. Vzhledem k tomu, že kritickým okamžikem je iniciace mikrotrhlin, byla základní pravděpodobnost křehkého porušení kvantifikována jako funkce rozdělení velikosti a tvaru mikrotrhlin, jejich orientace, elastických a plastických charakteristik materiálu. Ze statistické teorie nejslabšího článku, byla vypočtena celková pravděpodobnost křehkého porušení pro homogenně i nehomogenně namáhanou část konstrukce. Vypočtená celková pravděpodobnost křehkého porušení může být využita nejen pro mikrostrukturní design křehkých materiálů, ale také pro novou formulaci pravděpodobnostního návrhu komponent konstrukčních částí.

Klíčová slova: mikrotrhliny; HRR napěťové pole; křehký lom; faktor intenzity napětí; pravděpodobnost lomu; spolehlivost; konstrukční prvky

VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology, Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava-Poruba, Czech Republic