| 2020 №03 (02) |
DOI of Article 10.37434/tdnk2020.03.03 |
2020 №03 (04) |
Технічна діагностика і неруйнівний контроль, 2020, №3, стор. 23-29
Опір руйнуванню та пошкоджуваність лінійно-пружної кераміки в умовах локального крайового навантаження: статистичний підхід
В.В. Хворостяний, Ю.М. Родічев, О.Б. Сорока
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України. 01014, м. Київ-014, вул. Тимірязєвська, 2. E-mail: khvorostianyi.v.v@ipp.kiev.ua
Виконаний статистичний аналіз експериментальних даних лінійно-пружної однофазної кераміки, випробуваної при локальному навантаженні методом дряпання індентором Роквела поверхні зразку до відколювання його кромки. Для параметрів пошкоджуваності та опору руйнуванню кромки побудовані експериментальні залежності розподілу Вейбула і застосовані мономодальні апроксимації. Отримано діаграми руйнування керамічних матеріалів з урахуванням даних статистичного аналізу, на яких відображено закономірності зміни величини параметру пошкоджуваності кромки при різних значеннях ймовірності руйнування. Наведено зіставлення експериментальних та розрахункових статистичних результатів. Зроблено висновок про те, що поєднання емпіричних та аналітичних даних пошкоджуваності кромок та опору їх руйнуванню в зазначених умовах випробувань дозволяє одержувати обґрунтовані значення відповідних параметрів, які необхідні для подальшого достовірного прогнозування працездатності кераміки. Запропонований підхід значно підвищує точність оцінки застосовуваних параметрів механічної поведінки крихких матеріалів і сприяє раціональному вибору для них оптимальних режимів експлуатації. Бібліогр. 20, табл. 2, рис. 5.
Ключові слова: кераміка, дряпання до відколювання кромки, параметри пошкоджуваності та опору руйнуванню, діаграми руйнування, розподіл Вейбула, статистична оцінка і прогнозування
Надійшла до редакції 06.08.2020
Список літератури
1. McCormick N.J., Almond E.A. (1990) Edge flaking of brittle materials. J. Hard Mater, 1, 25–51.2. Scieszka S.F. (2005) Edge failure as a means of concurrently estimating the abrasion and edge fracture resistance of hardmetals. Tribology International, 38, 834–842.
3. Gogotsi G.A., Galenko V.I., Mudrik S.P. et al. (2010) Fracture resistance estimation of elastic ceramics in edge flaking: EF baseline. J. Eur. Ceram. Soc., 30, 1223–1228.
4. Хворостяный В.В. (2014) Механическое поведение керамики и стекла при локальных разрушениях кромок образцов индентором Роквелла. Проблемы прочности, 3, 106–115.
5. Quinn G.D. (2015) On edge chipping testing and some personal perspectives on the state of the art of mechanical testing. Dental Materials, 31, 26–36.
6. Jayatilaka ADeS., Trustrum K. (1977) Statistical approach to brittle fracture. J. Mater. Sci., 12, 1426–1430.
7. Хворостяный В.В. (2010) Определение сопротивления разрушению керамики при S+EF методе (царапание поверхности образца вплоть до скалывания его кромки). Зб. тез допов. XI міжнар. конф. «Прогресивна техніка і технологія – 2010» (Київ, 18–21 травня 2010 р.).
8. (2010) Advanced technical ceramics – Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperatur. Part 9: Method of test for edge-chip resistance. CEN/TS 834-9. [Current from 2010-08-15]. CEN, 2010. (European Standard).
9. Quinn J., Su L., Flanders L., Lloyd I. (2000) «Edge toughness» and material properties related to the machining of dental ceramics. Machining Science and Technology, 291– 304.
10. Petit F., Vandeneede V., Cambier F. (2009) Ceramic toughness assessment through edge chipping measurements – Influence of interfacial friction. J. Eur. Ceram. Soc., 29, 2135–2141.
11. Гогоци Г.А., Галенко В.И., Мудрик С.П. и др. (2007) Разрушение стекла при краевом скалывании. Проблемы прочности, 6, 103–112.
12. Williams J.A. (1996) Analytical models of scratch hardness. Tribology International, 29, 675–694.
13. Flanders L.A., Quinn J.B., Wilson Jr. O.C., Lloyd I.K. (2003) Scratch hardness and chipping of dental ceramics under different environments. Dental Materials, 19, 716–724.
14. Chai H., Lawn B.R. (2007) A universal relation for edge chipping from sharp contacts in brittle materials: A simple means of toughness evaluation. Acta Materialia, 55, 2555– 2561.
15. Morrell R., Gant A.J. (2001) Edge chipping of hard metals. Int. J. Refract. Met. & Hard Mater., 19, 293 – 301.
16. Weibull W. (1939) A statistical theory of the strength of materials. Proc. Royal Swedish Inst. Eng. Res., 151, 1–45.
17. (2003) Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Weibull statistics for strength data. ISO 20501:2003 Ed 1 (R09). [Current from 2003-12-01]. ISO/TC 206, 2003. (International Standard).
18. Quinn J.B., Quinn G.D. (2010) A practical and systematic review of Weibull statistics for reporting strengths of dental materials. Dental Materials, 26, 135–147.
19. Тихов М.С., Агеев В.В., Бородина Т.С. (2010) Оценивание параметров распределения Вейбулла по случайно цензурированным выборкам. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 4, 141–145.
20. Родичев Ю.М., Сорока Е.Б., Шабетя А.А. и др. (2013) Оценка локальной прочности и повреждаемости хрупких материалов по параметрам статистического распределения экспериментальных даннях. Вісник Тернопільського національного університету, 4, 161–173.
Реклама в цьому номері:
