ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

ICS 77.040.10 Červenec 2014

Metallic materials – Method of test for the determination of resistance to stable crack extension using specimens of low constraint

Matériaux métalliques – Méthode d’essai pour la détermination de la résistance à la propagation stable de fissures
au moyen d’éprouvettes à faible taux de triaxialité des contraintes

Tato norma je českou verzí mezinárodní normy ISO 22889:2013. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Má stejný status jako oficiální verze.

This standard is the Czech version of the International Standard ISO 22889:2013. It was translated by the Czech Office for Standards, Metrology and Testing. It has the same status as the official version.

Národní předmluva

Informace o citovaných dokumentech

ISO 3785 zavedena v ČSN EN ISO 3785 (42 0307) Kovové materiály – Označování os zkušebních těles v návaz-
nosti na texturu výrobku

ISO 7500-1 zavedena v ČSN EN ISO 7500-1 (42 0322) Kovové materiály – Ověřování statických jednoosých zkušebních strojů – Část 1: Tahové a tlakové zkušební stroje – Ověřování a kalibrace systému měření síly

ISO 9513 zavedena v ČSN EN ISO 9513 (42 0386) Kovové materiály – Kalibrace průtahoměrových systémů používaných při zkoušení jednoosým zatížením

ISO 12135:2002 nezavedena

Upozornění na národní poznámky

Do normy byly k článku 5.2.2.4.3 doplněny národní poznámky.

Vypracování normy

Zpracovatel: CTN WOZNIAK, IČ 15492958, Ing. Jan Wozniak, CSc., prof. Ing. Václav Mentl, CSc.

Technická normalizační komise: TNK 64 Mechanické zkoušení kovů

Pracovník Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví: Ing. Lubomír Drápal, CSc.

MEZINÁRODNÍ NORMA

Kovové materiály – Metoda zkoušky pro stanovení ISO 22889
odolnosti vůči stabilnímu nárůstu trhliny použitím Druhé vydání
těles s nízkým stísněním 2013-10-01

ICS 77.040.10

Obsah

Strana

Předmluva 5

Úvod 6

1 Předmět normy 7

2 Citované dokumenty 7

3 Termíny a definice 8

4 Značky 8

5 Obecné požadavky 9

5.1 Úvod 9

5.2 Zkušební tělesa 10

5.3 Požadavky před zkouškou 11

5.4 Zkušební zařízení 11

5.5 Zkušební požadavky 12

5.6 Měření délky trhliny po zkoušce 14

6 Určení rezistenční křivky d₅ − Da a CTOA 15

6.1 Obecně 15

6.2 Postup zkoušky 15

6.3 Digram R-křivky 16

6.4 Určení kritické hodnoty CTOA 17

7 Zkušební protokol 17

7.1 Obecně 17

7.2 Zkušební těleso, materiál a zkušební prostředí 18

7.3 Vyhodnocení platnosti zkušebních výsledků 18

7.4 Platnost d₅ R-křivky 19

7.5 Platnost hodnoty y_c 19

Příloha A (informativní) Příklady zkušebních protokolů 29

Příloha B (informativní) Přístroj pro měření kritického rozevření trhliny, d₅ 34

Příloha C (informativní) Stanovení úhlu rozevření kořene trhliny, y 36

Příloha D (informativní) Určení jednotlivých experimentálních hodnot lomové houževnatosti 44

Bibliografie 46 

© ISO 2013

Veškerá práva vyhrazena. Pokud není specifikováno jinak, nesmí být žádná část této publikace reprodukována nebo používána v jakékoliv formě nebo jakýmkoliv způsobem, elektronickým nebo mechanickým, včetně fotokopií a mikrofilmů, bez písemného svolení buď od organizace ISO na níže uvedené adrese, nebo od členské organizace ISO v zemi žadatele.

ISO copyright office

Case postale 56 · CH-1211 Geneva 20

Tel. + 41 22 749 01 11

Fax + 41 22 749 09 47

E-mail copyright@iso.org

Web www.iso.org

Published in Switzerland

Předmluva

ISO (Mezinárodní organizace pro normalizaci) je celosvětová federace národních normalizačních orgánů (členů ISO). Mezinárodní normy obvykle vypracovávají technické komise ISO. Každý člen ISO, který se zajímá o předmět, pro který byla vytvořena technická komise, má právo být v této technické komisi zastoupen. Práce se zúčastňují také vládní i nevládní mezinárodní organizace, s nimiž ISO navázala pracovní styk. ISO úzce spolupracuje s Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC) ve všech záležitostech normalizace v elektrotechnice.

Postupy použité při tvorbě tohoto dokumentu a postupy určené pro jeho další udržování jsou popsány ve směrnicích ISO/IEC, část 1. Zejména se má věnovat pozornost rozdílným schvalovacím kritériím potřebným pro různé druhy dokumentů ISO. Tento dokument byl vypracován v souladu s redakčními pravidly uvedenými ve směrnicích ISO/IEC, část 2 (viz www.iso.org/directives).

Upozorňuje se na možnost, že některé prvky tohoto dokumentu mohou být předmětem patentových práv. ISO nelze činit odpovědnou za identifikaci jakéhokoliv nebo všech patentových práv. Podrobnosti o jakýchkoliv paten-
tových právech identifikovaných během přípravy tohoto dokumentu budou uvedeny v úvodu a/nebo v seznamu patentových prohlášení obdržených ISO (viz www.iso.org/patents).

Jakýkoliv obchodní název použitý v tomto dokumentu se uvádí jako informace pro usnadnění práce uživatelů a neznamená schválení.

Za tento dokument je odpovědná komise ISO/TC 164 Mechanické zkoušení kovů, Subkomise SC4 Zkoušení houževnatosti – Lom (F), Kyvadlové kladivo (P), Trhliny (T).

Toto druhé vydání zrušuje a nahrazuje první vydání (ISO 22889:2007), ve kterém vytváří menší změny.

Byly udělány následující změny:

• v 5.2.2.3 je nově šířka vrubu omezena na W/30;

• v 5.2.2.4.3 je revidován rozsah aplikace limitované velikosti síly při vytváření únavové trhliny a opravena logika podkapitoly týkající se kompaktních zkušebních těles;

• v 5.2.2.4.4 je revidován rozsah aplikace limitované velikosti síly při vytváření únavové trhliny a opravena logika podkapitoly týkající se zkušebních těles s centrální trhlinou;

• v 5.5.5 je nahrazena rychlost nárůstu napětí rychlostí faktoru (součinitele) intenzity napětí;

• v 5.6.1.3 a) je pro kompaktní zkušební tělesa revidován poměr a₀/W z intervalu „0,45 až 0,65“ na interval „0,4 až 0,7“;

• v 5.6.1.3 d) je revidována dovolená vzdálenost mezi únavovou trhlinou a vrubem na počátku zkoušky z 0,025W až 1,3 mm nebo 0,013W, podle toho, která z hodnot je větší;

• v 5.6.2 je doplněno ustanovení „Nicméně pozice měření ve směru tloušťky musí být založeny na smluvní tloušťce v místě konečného kořene trhliny.“;

• v 6.4 je doplněna rovnice (12), která definuje minimální nárůst délky trhliny, Da_min;

• v 6.4 je doplněno prohlášení: „Rovnice (11) a (12) jsou platné jak pro kompaktní zkušební tělesa, tak pro tělesa s centrální trhlinou zatěžovaná tahem.“;

• opravené poznámky 2 a 3 na obrázku 2;

• opravené poznámky 2 a 3 na obrázku 3;

• označuje nově šířku vrubu jako W/30 na obrázku 4;

• reviduje protokol v 7.3.5 tak, aby byl v souladu s výše uvedenými změnami.

Úvod

ISO 12135 používá kompaktní zkušební tělesa a tělesa namáhaná ohybem pro stanovení specifických (bodových) hodnot lomové houževnatosti na počátku buď stabilního, nebo nestabilního nárůstu trhliny a pro stanovení odporu vůči stabilnímu nárůstu trhliny. Tyto typy zkušebních těles mají téměř čtvercový ligament, což zaručuje podmínky vysokého stísnění. Pokud jsou splněny jisté požadavky na rozměry, potom hodnoty veličin K_Ic, d_0,2BL a J_0,2BL stanovené prostřednictvím těchto zkušebních těles jsou považovány za nezávislé na velikosti zkušebních těles a jsou považovány za spodní obálku hodnot lomové houževnatosti. Ačkoliv to není explicitně uvedeno, nezávislost na velikosti platí také pro křivku závislosti odporu nárůstu délky trhliny (R-křivku).

V inženýrské praxi nicméně existují případy, které nelze zahrnout do metod zkoušení popsaných v ISO 12135, např. když:

• tloušťka součásti je mnohem menší než ta, která je požadována s ohledem na nezávislost vlastností na velikosti, jak je stanoveno při použití ISO 12135,

• tloušťka dostupného materiálu neumožňuje výrobu zkušebních těles splňujících kritéria pro nezávislost na velikosti, a

• podmínky zatížení konstrukční součásti jsou tahové, spíše než ohybové.

V těchto případech může být stísnění v konstrukčních součástech nižší než ve zkušebních tělesech uvedených v ISO 12135, což vede k vyššímu odporu vůči šíření trhliny a vyšší schopnosti přenášet zatížení v dané konstrukční součásti, než jaké bylo stanoveno na základě zkoušek podle ISO 12135.

1 Předmět normy

Tato mezinárodní norma specifikuje metody pro stanovení odporu vůči stabilnímu nárůstu trhliny za použití parametru rozevření trhliny d₅ a kritického úhlu rozevření kořene trhliny y_c pro homogenní kovové materiály při kvazistatickém zatěžování zkušebních těles s trhlinami, která vykazují nízký stupeň stísnění vůči plastické deformaci. Kompaktní zkušební tělesa a tělesa s centrální trhlinou zatěžovaná tahem jsou opatřena vruby a počáteční únavovou trhlinou a zkoušena za podmínek pomalu vzrůstajícího posunutí.

Tato mezinárodní norma popisuje metody zahrnující zkoušky zkušebních těles nesplňujících požadavky pro lomové vlastnosti nezávislé na velikosti; zejména kompaktní zkušební tělesa a tělesa s centrální trhlinou namáhaná tahem při relativně tenkých rozměrech.

V této normě jsou uvedeny metody pro stanovení křivky odporu nárůstu délky trhliny (R-křivky). Experimentální hodnoty lomové houževnatosti pro kompaktní zkušební tělesa jsou stanoveny podle ISO 12135. Metody pro stanovení hodnot lomové houževnatosti pro zkušební tělesa s centrální trhlinou namáhaná tahem jsou uvedeny v příloze D.

Odpor vůči šíření trhliny je stanovován buď metodou zkoušky na více zkušebních tělesech, nebo metodou zkoušky na jediném zkušebním tělese. Metoda zkoušky používající více zkušebních těles vyžaduje, aby několik nominálně shodných zkušebních těles bylo zatíženo na určitou hodnotu deformace. Rozsah tvárného nárůstu délky trhliny je poté označen a zkušební tělesa rozlomena, aby bylo možné změřit hodnotu nárůstu délky trhliny. Metody zkoušek na jediném tělese založené buď na měření změny poddajnosti tělesa s trhlinou, nebo poklesu elektrického potenciálu mohou být použity k měření nárůstu délky trhliny za předpokladu, že splňují specifikované požadavky na přesnost. Doporučení pro měření na jediném tělese jsou popsána v ISO 12135. Při použití libovolné metody je cílem stanovit dostatečný počet experimentálních bodů pro adekvátní popis chování materiálu vůči šíření trhliny.

Měření d₅ je relativně jednoduché a dobře popsané. Výsledky měření d₅ jsou vyjádřeny prostřednictvím R-křivky, která, jak bylo prokázáno, je jednoznačná v rámci stanovených limitů nárůstu délky trhliny. Vně těchto limitů d₅ R-křivky pro kompaktní zkušební tělesa vykazují silnou závislost na šířce tělesa, zatímco d₅ R-křivky pro tahově zatěžovaná zkušební tělesa s centrální trhlinou vykazují pouze slabou závislost.

Experimentální stanovení CTOA je obtížnější. Kritická hodnota CTOA je popsána jako konstantní hodnota dosažená po jistém nárůstu délky trhliny. Koncept CTOA byl ověřen jako platný v případech velkých hodnot nárůstu délky trhliny a může být použit za běžnými limity použití konceptu d₅.

Obě měřítka hodnocení odporu vůči nárůstu délky trhliny jsou vhodná pro hodnocení konstrukce. Koncept d₅ je dobře zaveden a může být použit pro problémy hodnocení integrity konstrukcí prostřednictvím výrazů pro stanovení prosté hnací síly trhliny v již existujících postupech.

Koncept CTOA je obecně přesnější. Jeho použití v konstrukční praxi vyžaduje aplikaci numerických metod, např. metodu konečných prvků.

Výzkumy prokázaly velmi úzký vztah mezi koncepcí konstatního CTOA a jednoznačnou R-křivkou jak pro kompaktní zkušební tělesa, tak pro zkušební tělesa s centrální trhlinou namáhanou tahem až do maximálního zatížení. Budou zapotřebí další studie pro stanovení analytické nebo numerické závislosti mezi d₅ R-křivkou a kritickou hodnotou CTOA.

Konec náhledu - text dále pokračuje v placené verzi ČSN.  

Zdroj: www.cni.cz