MEKANIKA ELASTIKO-PLASTIKE E SHKATËRRIMIT-MEPSH

SHKATËRRIMI NË ZONËN ELASTIKO-PLASTIKE TË DEFORMIMIT

ShkatërrimiShkatërrimi

Shkatërrimi

SH

KA

TË

RR

IMI

NË

Z

ON

ËN

E

LA

ST

IKE

T

Ë

DE

FO

RM

IMIT

SH

KA

TË

RR

IMI

NË

Z

ON

ËN

E

LA

ST

IKE

O-

PL

AS

TIK

E T

Ë

DE

FO

RM

IMIT

SH

KA

TË

RR

IMI

NË

Z

ON

ËN

P

LA

ST

IKE

TË

D

EF

OR

MIM

IT

Rritja e aftësisë për deformim

deformimi elastik linear, krijimi i zonës së kufizuar plastike ( rrjedhja

e kufizuar), 3-deformimi elastiko-plastik, 4-rrjedhja e plotë.

Deformimi

F

orc

a

MELSHMEPSH

RRJEDHJA E PLOTË(Kolapsi plastik)

Në bazë të skemave të paraqituara të diagramit forca-zgjatimi, rrjedhin(dalin) edhe konceptet e mekanikës së thyerjes:mekanika elastike-lineare e thyerjes,mekanika elastike-lineare e thyerjes me rrjedhje të kufizuar (ekzistimi i zonës plastike,mekanika elastiko-plastike e thyerjes.

Zgjerimi i mekanikës elastiko-plastike të thyerjes në grupn e 4(katërt) ka kuptim vetëm në raste të krijimit të thyerjes si pasojë e zgjerimit të plasaritjes dhe jo gjatë jostabilitetit plastik të trupit.

Koncepti i mekanikës elastike lineare të thyerjes mundëson shqyrtimin sasior (kuantitativ) të procesit të thyerjes në kondita të deformimit elastik linear deri në thyerje. Ky shqyrtim mund të realizohet duke analizuar shpërndarjen e sforcimeve në majën e plasaritjes me ndihmën e teorisë së elasticitetit si dhe duke analizuar bilancin energjetik gjatë zgjerimit të plasaritjes.

Mekanika elastike lineare bazohet në mosekzistimin, përkatësisht ekzistimin e një zone shumë të vogël të rrjedhjes në majën e plasaritjes.

Format e përhapjes (zgjerimit) së plasaritjes

- Jostabile- Jostabile

- Gjysmëstabile- Gjysmëstabile

- stabile- stabile

Plasaritje të vogla

Struktura fibroze

Majë e mprehtë

Majë jo mprehtë

Zona plastike

Materiale metalike

Materiale polimerike

Materiale qeramike

Përhapja jostabile e plasaritjes rrjedh me lirim të energjisë. Ky proces rrjedh me shpejtësi të madhe dhe shpie (çon) në një shkatërrim makroskopik të brishtë (frazhil).

Përhapja jostabile e plasaritjes mund të paraqitet me ose pa përhapje stabile paraprake të plasaritjes.

Pasojat e lirimit të energjisë së komprimure

Shpimi i balonit të fryrëShpimi i balonit të fryrë

Siç është theksuar edhe më parë, konceptet e mekanikës elastike lineare të shkatërrimit (MELSH, ang.Linear Elastic Fracture Mechanics-LEFM), gjejnë zbatim në industrinë raketore, kozmike e kështu me radhë, ku për shkak të kriterit primar të masës (peshës) duhet të vehen në përdorim materiale me qëndrueshmëri shumë të lartë, të cilët njëkohësisht janë edhe shumë të brishtë (frazhil). Qëndrueshmëria e materialeve është në raport të zhdrejtë me aftësinë për deformim, pra me rritjen e qëndrueshmërisë zvogëlohet afësia për deformim.

Koncepti i mekanikës elastiko-plastike të shkatërrimit (thyerjes) shqyrton dukurine e thyerjes në kondita elastiko-plastike.Rrezja e zonës plastike në këtë rast nuk është pamabrimisht e vogël, por është diçka më e madhe dhe në ballin (majën) e plasaritjes krijohet një zonë e deformimit plastik.

Zona e deformimit plastik

Quarter point nodes

Koncepti i mekanikës elastiko-plastike të shkatërrimit (MEPSH, ang. Elastic-Plastic Fracture Mechanics-EPFM).

Zona plastike në majën (ballin) e plasaritjes

Themeluesi i këtijë koncepti është shkencëtari GEORGE IRWIN, në vitin 1961

Teoria e plasticitetit trajton rrjedhjen-deformimin plastik të materialit në një zonë të kufizuar në ballin (majën) e plasaritjes. Ky koncept i shqyrtimit të dukurisë së shkatërrimit ndryshe mund të quhet edhe koncepti i mekanikës së shkatërrimit me rrjedhje (deformim) të materialit.

Për dallim nga teoria e Grifith-it, kjo teori është jolineare

Ne zonën e krijimit të një deformimi plastik, vazhdimi i përhapjes (zgjerimit) së plasaritjes realizohet në menyrë stabile ose jostabile dhe në një kohëzgjatje të caktuar, varësisht prej llojit të materialit dhe intensitetit të koncentrimit të sforcimeve.Përhapja stabile rrjedh me harxhim të pandërprerë të energjisë dhe në të shumtën e rasteve shpie (çon) në një shkatërrim makroskopik duktil (plastik-shtalbët) nëpërmjet koaleshencës (bashkimit) të zgavrave (hapsirave-gropëzave) të zbrazta para plasaritjes.

Mikropore-MikrozgavraMikropore-Mikrozgavra

Koaleshenca e mikroporeve-mikrozgavrave

Koaleshenca e mikroporeve-mikrozgavrave

Pore-Zgavra

Shkatërrimi final

Anët (buzët) prerëse të pjerrëta

Gropëza ovale

Gropëza ovale

Në drejtim të qendrës së mostrës

Në drejtim të qendrës së mostrës

Gropëza rretore (ekuiaksiale)

Gropëza rretore (ekuiaksiale)

Maja e plasaritjesMaja e plasaritjes

Pore rreth inkluzionevePore rreth inkluzioneve

Normal loading – equiaxed dimples Shear loading – elongated dimples

Ngarkesa normale-gropëza ekuiaksiale Ngarkesa tangjenciale (prerëse)- gropëza të zgjatura (koaksiale)

Konditat e zbatimit të MEPSH

Krijimi dhe madhësia e zonës plastike të deformimit në majën (ballin) e plasaritjes trajtohet nga dy aspekte:

I-aspekti i ekzistimit të plasaritjeve të shkurtëra (me gjatësi) të vogël, që është karakteristikë për materialet me viskozitet dinamik të vogël. Në këtë rast nëse supozohet se gjatësia e plasaritjes tenton kah zeroja, atëhere sforcimi i krijuar në majë të plasaritjes tenton kah vlerat pambarimisht të mëdha.

Vlen të theksohet se ky rast është i pamundur praktikisht.

II-aspekti i krijimit të zonës plastike të deformimit në majën (ballin) e plasaritjes, do të thotë se materiali ka viskozitet dinamik relativisht të mirë, andaj mekanizmi i shkatërrimi i tij mund të kontrollohet. Kjo nga ana tjetër do të thotë se krijimi i zonës plastike të deformimit e pengon përhapjen e plasaritjes. Intensiteti i pengimit kuptohet se do të varet nga madhësia e kësaj zone, përkatësisht nga viskoziteti dinamik i materialit.

Këto janë raste që mund të ndodhin edhe në praktikë dhe janë me rëndësi primare.

Raste të këtilla më të shpeshta ndeshen në:pajisjet energjetike,në industrinë kimike,gypsjellësa (tubacione),enët nën presion,platformat për nxjerrjen e naftës, etj.

Vlen të theksohet se kontribut më të madh në zhvillimin e mekanikës elastiko-plastike të shkatërrimit kanë dhënë industritë e lartëshsënuara.

Aspekti IAspekti I

Aspekti IIAspekti II

PLASARITJA

Mekanika elestiko-plastike e shkatërrimit (MEPSH) bazohet në përcaktimin e konceptit të :zhvendosjes se hapjes se majës (ballit) të plasaritjes (CRACK TIP OPENING DISPLACEMENT-CTOD) ose (CRACK OPENING DISPLACEMENT-COD). Në literaturë mund të përdoret edhe termi hapja e majës së plasaritjes,

Integralit konturor ose J-integralit.