MES Engineering Reviews Nh p môn c h c phá hu Tr n Anh Tu n (d ch) MS Candidate, Division of Materials Science & Engineering, Graduate School, Korea University, Seoul, Korea Email: novabk2000@korea.ac.kr Tóm t t: Xu t phát t hi n t ng v t li u d o c ng có th b phá h y đ t ng n (c ch dòn) th c t đ b n kéo đ t th nghi m c a v t li u th p h n giá tr d đoán theo lý thuy t liên k t nguyên t hàng ch c l n, c h c phá h y hình thành Ngày nay, v i k s thi t k k t c u, cơng c khơng th thi u ngày th hi n vai trò quan tr ng c a T khóa: c h c phá h y, lý thuy t Griffith, phá h y dòn, v t n t, lan truy n ng su t GI I THI U Hi n t ng phá h y giòn c a v t li u d o, d n đ n yêu c u ph i tìm hi u c ch phá h y sâu h n n a Các n l c nghiên c u vài th p k v a qua giúp hình thành m t l nh v c m i: C h c phá h y C h c phá h y cho phép đ nh l ng m i quan h gi a tính ch t v t li u, ng su t, s hi n di n cu v t r n n t có th gây phá h y c ch lan truy n v t n t Các k s thi t k gi có cơng c t t h n nhi u đ d đốn phòng ng a sai h ng c a k t c u Bài ch t p trung vào m t s nguyên lý c b n c a c h c phá h y ki n bình th ng Các v t n t t vi làm gi m đ b n phá h y c a V t li u ng su t sinh t i tr ng b khu ch đ i t p trung t i đ nh v t n t M c đ khu ch đ i ph thu c vào đ nh h ng c ng nh hình d ng hình h c c a v t n t Hi n t ng đ c mô t hình 2, minh h a m t profin stress m t m t c t có ch a v t n t Nh profin ch ra, đ l n c a ng su t c c b gi m m nh theo kho ng cách tính t đ nh v t n t T i v trí đ xa đ nh v t n t, ng su t gi m xu ng b ng ng su t trung bình tồn kh i v t li u có giá tr b ng t i tr ng đ t vng góc v i m t c t chia cho di n tích m t c t (i.e ng su t pháp) Do có kh n ng khu ch đ i ng su t t i đ nh c a mình, v t n t t vi nhi u đ c g i ngu n ni ng su t Hình 1: Phá h y dòn c a m t tàu b ng thép S T P TRUNG NG SU T b n phá h y c a v t li u r n hàm s c a l c k t dính nguyên t Trên c s này, đ b n dính k t c a v t li u r n đàn h i có th c tính b ng kho ng E/10 v i E mô đun đàn h i Tuy nhiên, h u h t k t qu th nghi m cho th y, giá tr th c c a đ b n k t dính ch b ng kho ng 1/100 đ n 1/10 giá tr lý thuy t k Vào nh ng n m 1920, Griffith đ xu t r ng, s không t ng h p gi a đ b n dính k t tính theo lý thuy t đ b n phá h y đo b ng th c nghi m có th đ c gi i thích th a đáng b ng vi c xét đ n s có m t c a v t n t t vi, nh ng v t n t t n t i b m t c ng nh tòan th tích kh i v t li u u Copyright © 2007 MES Lab Hình 2: (a) Hình d ng v t n t t vi b m t lòng kh i v t li u; (b) Profin ng su t d c theo đ ng X-X’ (a), th hi n s khu ch đ i ng su t t i đ nh v t n t http://meslab.org MES Engineering Reviews TR N ANH TU N (D CH) N u gi thi t r ng v t n t có hình d ng m t l tr ellip xuyên qua m t kh i v t li u d ng t m v t n t có h ng vng góc t i tr ng ngồi ng su t c c đ i m t i đ nh v t n t có th tính theo cơng th c: (1) đ l n c a ng su t pháp, t bán kính cong đ nh v t n t (xem hình 2), a chi u dài c a v t n t b m t hay m t n a chi u dài v t n t kh i v t li u V i v t n t t ng đ i dài có đ nh nh n (bán kính cong nh ), s h ng (a/ t)1/2 có th r t l n; đó, ph ng trình (1) đ c vi t thành: (b) (2) l nh n ôi khi, t s m r t nhi u l n! c g i h s t p trung ng su t Kt: m/ đ (3) H s cho bi t m c đ ng su t t i tr ng gây đ c khu ch đ i t i đ nh v t n t L u ý r ng s khu ch đ i ng su t không ch x y khuy t t t vi mô nh v t n t mà có th x y v i khuy t t t v mô nh l r , b t khí,…t i góc, c nh s c (i.e bán kính cong nh ) s khu ch đ i c ng có th x y v t khía, v t c t c a k t c u l n Hình minh h a đ ng cong h s t p trung ng su t lý thuy t c a m t vài khuy t t t v mô đ n gi n hay g p Hình 3: (a) Copyright © 2007 MES Lab (c) ng cong h s t p trung ng su t lý thuy t c a m t vài d ng hình h c đ n gi n PHÁ H Y V T LI U DÒN nh h ng c a v t n t lên phá h y c a v t li u giòn m nh h n v t li u d o V i v t li u d o, bi n d ng d o sinh ng su t c c đ i v t gi i h n ch y c tính n cho s phân b ng su t vùng lân c n v t n t tr nên đ u h n h s t p trung ng su t c c đ i s có giá tr nh h n lý thuy t S ch y d o phân b l i ng su t không x y v i v t li u dòn v y, giá tr h s t p trung ng su t c a v t li u dòn ln r t sát giá tr lý thuy t http://meslab.org NH P MÔN C H C PHÁ H Y Griffith ti p t c đ xu t r ng v t li u dòn có ch a v t n t t vi v i hình d ng, kích th c đ nh h ng khác Phá h y x y ng su t kéo v t đ b n dính k t t i đ nh c a m t s nh ng v t n t i u d n đ n s hình thành lan truy n v t n t v i t c đ cao N u khơng có v t n t, đ b n phá h y có th b ng đ b n dính k t nguyên t (đ b n lý thuy t!) Th c nghi m ti n hành m u kim r t nh râu ceramic khơng có khuy t t t xác nh n u TÀI LI U G C Callister Jr W D (2006) ‘Materials Science and Engineering – An Introduction, 8th Edition’, John Wiley and Sons, New York L u ý: Bài vi t đ c biên t p thi t k b i MES Engineering Reviews, b n quy n thu c MES Lab tác gi Ghi rõ ngu n http://meslab.org b n phát hành l i file MES Lab s h u trang tin http://meslab.org Di n đàn http://meslab.org/forum c a C ng đ ng K s V t li u C khí Vi t Nam Hãy gia nh p Di n đàn c a hôm đ chia s v n đ chuyên môn B n đ hoan nghênh ! Copyright © 2007 MES Lab c http://meslab.org ... h ng vng góc t i tr ng ngồi ng su t c c đ i m t i đ nh v t n t có th tính theo cơng th c: (1) đ l n c a ng su t pháp, t bán kính cong đ nh v t n t (xem hình 2), a chi u dài c a v t n t b m t... ng cong h s t p trung ng su t lý thuy t c a m t vài d ng hình h c đ n gi n PHÁ H Y V T LI U DÒN nh h ng c a v t n t lên phá h y c a v t li u giòn m nh h n v t li u d o V i v t li u d o, bi n d... thuy t http://meslab.org NH P MÔN C H C PHÁ H Y Griffith ti p t c đ xu t r ng v t li u dòn có ch a v t n t t vi v i hình d ng, kích th c đ nh h ng khác Phá h y x y ng su t kéo v t đ b n dính k