Ulf Hejman
Materialvetenskap Malmö högskola
Spänningskorrosion i
polykarbonat
Svenska mekanikdagarna, Luleå 2007-06-15
Innehåll
•
Introduktion till spänningskorrosion•
Jämförelse med klassisk brottmekanik•
Spricktillväxt - experiment•
Spricktillväxt - simulering•
Jämförelse mellan experiment och simuleringIntroduktion till
spänningskorrosion
•
Korrosiv miljö•
Känsligt material•
Last (Yttre eller restspänningar)Introduktion till
spänningskorrosion
•
Förekommer ofta i naturen.•
Spänningskorrosionsprickor kan växa vid låg last.•
Svårt att upptäcka och skilja från allmän korrosion.•
Orsakar skador för stora belopp.Kemiskt understödda sprickor
delar sig ofta.
Linjär brottmekanik
•
Sprickspetsen behandlas som en singulär punkt.•
Sprickan propagerar när ett kriterium är uppfyllt.•
Riktningen för spricktillväxt avgörs med ett kriterium.•
Förgrening av sprickan skulle leda till att den stannar.Ett annorlunda angreppssätt
•
Sprickytan är en del av kroppens yta.•
Spricktillväxt är endast evolutionen av kroppens yta.•
Spricktillväxt sker genom upplösning av material.•
Töjningen på ytan avgör om material löses upp.•
Inget spricktillväxt eller sprickvägskriterium behövs.7
Experiment
•
Utförda i polykarbonat med aceton som lösningsmedel.•
Polykarbonatplattan limmades mot en aluminiumbalk.•
Polykarbonatplattan belastades enligt figuren.•
Aceton tillfördes i en anvisning mellan lastpunkterna.8
9
Observationer
•
Efter förgrening minskade sprickgrenarnas bredd.•
Den totala bredden på de två grenarna är ungefär konstant.•
Sprickbredden motsvarar upplöst material.10
FEM analys
Teoretisk model
•
Ytan rör sig i proportion till dess töjning på de där den överskrider ett gränsvärde.•
Sprickan följer en modus I väg.•
Förgrening sker spontant.•
Den totala sprickbredden är ungefär konstant före och efter förgrening.Uppmätningar av
sprickbredden.
Kvot (l
1+l
2) / L 11•
Medelvärde: 1.24
•
Standardavvikelse: 0.37
Kvot
/
(l
1/l
2)Uppmätningar av
förgreningsvinkeln .
12 12 Experiment •Medelvinkel : 155 •Standardavvikelse: 11 Simulering •Medelvinkel : 151 •Standardavvikelse: 13 Pärletun, 79Kvot
/
(l
1/l
2)Uppmätningar av
förgreningsvinkeln .
13 Experiment •Medelvinkel : 32 •Standardavvikelse: 12 Simulering •Medelvinkel : 47 •Standardavvikelse: 9 Pärletun, 7914