Lý thuyết cơ học phá hủy tuyến tính và phương pháp kiểm tra độ dẻo dai phá hủy
MỤC LỤC
Ứng suất tập trung tại đỉnh vết nứt, hệ số cường độ ứng suất
Khi vết nứt xuất hiên, tại vùng gần đỉnh của vết nứt có suất hiện ứng suất tập trung, để biểu thị cho mức độ tập trung của ứng suất tại vùng gần đỉnh của vết nứt người ta dùng hệ số K được gọi là hệ số cường độ ứng suất. Trong quá trình đo giới hạn phá hủy (fracture toughness test), khi độ dày của mẫu vật bé (ứng suất phẳng), độ bền phá hủy KC sẽ thay đổi theo độ dày của mẫu vật thí nghiệm. Vì vậy, đối với vật thể chứa vết nứt có dạng hình học bất kỳ, trường ứng suất gần đỉnh vết nứt chỉ bị ảnh hưởng bởi hệ số đầu tiên và biến (được gọi là suy biến căn bậc hai r).
Với hệ số cường độ ứng suất, trường ứng suất và chuyển vị gần đỉnh vết nứt với r a trong từng ba dạng riêng biệt có thể được biểu diễn một cách cụ thể qua các công thức dưới đây. Theo lý thuyết cơ bản về tuyến tính, ứng suất tại đỉnh của vết nứt là vô cùng nhưng trong thực tế, luôn có vùng chảy dẻo tại đỉnh của vết nứt ở đó giới hạn một ứng suất có giá trị hữu hạn. Rất khó khăn để mô hình và tính toán ứng suất thực tế trong vùng chảy dẻo và so sánh chúng với giá trị ứng suất cho phép lớn nhất của vật liệu để xác định liệu rằng một vết nứt có phát triển hay không.
Một kỹ thuật tiếp cận là thực hiện một loạt các thí nghiệm để tìm ra một giá trị hệ số cường độ ứng suất Kc (Kc là một đặc tính của vật liệu đặc trưng cho sự chống lại sự phá hủy của vật liệu) tương ứng với mỗi vật liệu. (3.60) Trong đó A là diện tích mặt nứt, E là tổng năng lượng, П là thế năng được cung cấp bởi nội năng biến dạng và ngoại lực và Ws là công cần thiết tạo ra bề mặt mới.
Tiêu chuẩn phá hủy thứ hai
Ý nghĩa vật lý đầy đủ của tỷ lệ giải phóng năng lương G là nó biểu thị năng lượng trên một đơn vị diện tích sẽ được giải phóng nếu vết nứt phát triển. Lưu ý rằng phương trình chỉ đúng khi vật thể nứt là đàn hồi tuyến tính. Nếu vật thể đàn hồi phi tuyến hoặc có tính dẻo đáng kể, phương trình không còn giá trị.
Do đó, J có thể được xem như thông số năng lượng lẫn thông số cường độ ứng suất. Với Ue là năng lượng biến dạng dự trữ trong vật thể và F là công của ngoại lực. Đối với vật liệu đàn hồi tuyến tính trong cơ học phá hủy đàn hồi tuyến tính, tích phân J có thể được xem tương đương với suất giải phóng năng lượng G của vật thể hai chiều với tích phân biên.
Để thuận tiện cho việc tính toán tích phân J, sử dụng hệ tọa độ tại đỉnh vết nứt với trục x1 tiếp tuyến với vết nứt và trục x2 vuông góc với vết nứt. - Trong trường hợp có lực thể tích hoặc có áp lực lên mặt vêt nứt thì một vài thông số khác phải được thêm vào tích phân. Tích phân J =0 đối bất kỳ đường biên kín, đối với tích phân đường biên bao quanh vết nứt, lúc này tích phân J sẽ khác 0 và trở thành tích phân đường độc lập.
Tiêu chuẩn phá hủy thứ ba
Kiểm tra không phá hủy 1. Định nghĩa
Các phương pháp kiểm tra không phá hủy
Là phương pháp sử dụng ống phóng tia X (tương tự như đèn hình vô tuyến) hoặc nguồn phóng xạ phát ra chùm tia gamma chiếu qua vật cần kiểm tra. Khi đi qua vật, chùm tia phóng xạ bị suy yếu đi, mức độ suy giảm của chùm phụ thuộc vào loại vật liệu (nhẹ hay nặng) và chiều dày mà nó đi qua. Nếu ta đặt tấm phim ở phía sau vật kiểm tra (tương tự như đặt phim X-quang sau lưng bệnh nhân khi chụp phổi) ta sẽ thấy trên ảnh chụp được, có các vùng hình tròn đen sẫm hơn rất nhiều so với vùng xung quanh.
Kiểm tra chiếu tia cũng như kiểm tra Rontghen (X-Ray) được mô tả là phương pháp kiểm tra đưa ra hình ảnh thể hiện trên phim chụp. Với khả năng độ nhạy cảm rất cao của phim khi có sự tác động của năng lượng tia (cường độ tia/liều lượng), sẽ tạo ra độ tương phản (đen - trắng) rừ nột của hỡnh ảnh trờn phim. Nguyên lý của phương pháp dựa trên cơ sở khả năng đi xuyên qua các môi trường vật chất của tia bức xạ điện từ tia phóng xạ, và sự suy yếu của tia khi xuyên qua các môi trường có mật độ vật chất khác nhau là khác nhau.
- Yêu cầu kinh nghiệm rất cao về kỹ thuật kiểm tra chiếu tia của người kiểm tra Ví dụ: Bất bình thường ở bề mặt đã được xác nhận trong khi kiểm tra bằng mắt – VT. Nếu không có khuyết tật, chùm siêu âm sẽ đi thẳng, còn nếu gặp khuyết tật, chùm siêu âm sẽ phản xạ trở lại, tương tự như tiếng vọng ta nghe được từ vách núi. Thiết bị siêu âm có thể giúp ta thấy được sóng âm phản hồi và từ đó có thể biết được khuyết tật nằm ở đâu trong vật kiểm tra.
Phương pháp siêu âm là một trong 5 phương pháp được ứng dụng rộng rãi để đo chiều dày vật liệu, đánh giá ăn mòn, phát hiện tách lớp và phát hiện khuyết tật trong mối hàn và các kết cấu kim loại và compoosite. Phương pháp cũng được sử dụng rộng rãi để đánh giá cường độ bê tông, khuyết tật (lỗ rồng, vết nứt trong bê tông). Mô tả ngắn gọn của phương pháp. bình thường sự không liên tục như nứt, rỗ khí, rỗ xỉ vv..) sẽ xảy ra các hiện tượng phản xạ, thẩm thấu (xuyên qua) và sự biến đổi sóng. Để xác định được vị trí của chỉ báo người ta thiết lập mối quan hệ giữa thời gian – quãng đường đi của xung siêu âm, qua việc biết được vận tốc truyền xung siêu âm trong vật liệu và thời gian đi của xung siêu âm, người ta hoàn toàn có thể xác định được quãng đường đi của xung.
Sóng siêu âm được sử dụng trong kiểm tra vật liệu không phá hủy (NDT) là không thể nghe (cảm nhận) đối với con người (trên 16 kHz). Trong các thiết bị quét 1 chiều (A – Scan) màn hình gồm hai trục toạ độ, trục nằm đo thời gian đi của xung, qua đó xác định được quãng đường đi của xung, trục thẳng đứng thể hiện năng lượng âm được phản xạ trong trường âm. - Nó đòi hỏi rất nhiều về kinh nghiệm và kỹ năng chuyên môn của người tiến hành kiểm tra, số liệu không lưu trữ, kiểm chứng được.
Thiết bị và đối tượng thực hiện kiểm tra siêu âm
Kiểm tra phá hủy 1. Định nghĩa
- Các phương pháp kiểm tra phá hủy 1 Thử kéo ngang
Là dạng kiểm tra mà chi tiết kiểm tra bị “phá hủy” khi dùng nó để tạo ra các mẫu kiểm tra (test specimen). Vật mẫu được phân tích và kiểm tra để làm sáng tỏ hơn cho kiểm tra không phá hủy. Chú ý bề mặt mẫu được gia công phẳng, tấm dày có thể cần nhiều mẫu.
Đây là tính dẻo, cũng có thể được thể hiện bằng độ thắt (độ co ngang) tương đối Z [%], đo tại nơi mẫu bị đứt. Để xác định mức năng lượng hấp thụ trong mẫu thử chuẩn hóa bị phá gãy. Năng lượng mà mẫu hấp thụ của búa làm gẫy mẫu (thể hiện trên thang đo).
Nhiệt độ càng cao, mẫu thử càng hấp thụ nhiều năng lượng, vật liệu mẫu càng dai hơn. Các mẫu thử tổ chức kim tương thô đại cũng có thể được dùng để khảo sát độ cứng. Độ cứng Brinell cho kết quả không chính xác khi khảo sát vùng ảnh hưởng nhiệt.
Trong phê chuẩn quy trình hàn và phê chuẩn thợ hàn, để xác định độ lành lặn của vùng mối hàn và để đánh giá (không đo, chỉ thể hiện xem có đạt hay không) tính dẻo của nó. Việc chấp nhận vết gãy nhỏ trên bề mặt chịu kéo phụ thuộc vào yêu cầu của tiêu chuẩn ứng dụng.
THÍ NGHIỆM
- Chỉ tiêu
Để sử dụng cho hợp kim gốc niken, thép không gỉ austenite hay duplex, titan, vật liệu thấm phải có chứng chỉ xác nhận tạp chất phù hợp với Phụ lục II, điều 6 của tiêu chuẩn ASME phần V. Super Dye Check Developer D 4 Phải tuân thủ nghiêm ngặt các cảnh báo an toàn của nhà sản xuất trong suốt quá trình vận chuyển, lưu trữ và sử dụng vật liệu.
CHUẨN BỊ BỀ MẶT
LÀM KHÔ SAU KHI CHUẨN BỊ BỀ MẶT
KIỂM TRA
GIẢI ĐOÁN & ĐÁNH GIÁ
QUÉT THỂ TÍCH KIỂM TRA
TỐC ĐỘ DI CHUYỂN ĐẦU Dề
ĐỘ NHẠY QUÉT
THIẾT BỊ Thiết bị siêu âm
CHẤT TIẾP ÂM
CHUẨN BỊ BỀ MẶT Kim loại cơ bản