https://enciklopedija.cc/index.php?action=history&feed=atom&title=Lom_materijalaLom materijala - Povijest promjena2026-07-20T12:09:10ZPovijest promjena ove stranice na wikijuMediaWiki 1.42.3https://enciklopedija.cc/index.php?title=Lom_materijala&diff=173472&oldid=prevWikiSysop: Bot: Automatski unos stranica2021-09-29T11:41:51Z<p>Bot: Automatski unos stranica</p>
<p><b>Nova stranica</b></p><div><!--'''Lom materijala'''-->[[Datoteka:Stress v strain Aluminum 2.png|mini|desno|250px|Tipični [[dijagram naprezanja]] za [[aluminij]]<br><br />
1. [[Vlačna čvrstoća]] ''σ<sub>M''</sub><br><br />
2. [[Granica razvlačenja]] ''σ<sub>0,2''</sub><br><br />
3. Granica elastičnosti<br><br />
4. '''Lom materijala''' ili lomna čvrstoća<br><br />
5. Plastično produljenje ispitnog uzorka (tipično 0,2%)]]<br />
[[Datoteka:Fracture modes v2.svg|mini|desno|250px|Razlikuju se tri načina otvaranja pukotine: jednostavno otvaranje pukotine (lijevo), uzdužno smicanje (u sredini) i poprečno smicanje (desno).]]<br />
[[Datoteka:Pedalarm Bruch.jpg|mini|desno|250px|Krhki lom aluminijske ručice. Svijetli dio: krhki lom. Tamni dio: lom zbog umora materijala.]]<br />
[[Datoteka:Glass fracture.jpg|mini|desno|250px|Krhki lom [[staklo|stakla]]]]<br />
[[Datoteka:DuctileFailure.jpg|mini|desno|250px|Žilavi lom ispitanog uzorka na [[kidalica|kidalici]].]]<br />
[[Datoteka:ductile fracture upd.png|mini|desno|250px|Prikaz koraka kod žilavog loma (čisto vlačno naprezanje).]]<br />
[[Datoteka:Crankshaft fatigue.jpg|mini|desno|250px|Pucanje osovine zbog umora materijala]]<br />
[[Datoteka:Ewing and Humfrey fatigue cracks.JPG|mini|desno|250px|Razvoj pukotina tokom vremena (cikličko naprezanje) zbog umora materijala]]<br />
<br />
'''Lom materijala''' se može odrediti kao makroskopsko razdvajanje [[materijal]]a, koje dovodi do gubitka nosivosti čvrstog tijela. Uzrok loma je [[fizika|fizikalni]], a nastaje djelovanjem [[naprezanje|naprezanja]] koje razara [[atom]]sku ili [[molekula|molekularnu]] [[Kemijska veza|vezu]], te se na taj način stvara nova slobodna [[Površina|ploština]]. Lomom materijala se bavi '''mehanika loma'''. <ref> [http://www.fesb.hr/~djelaska/documents/ES-skripta-760.pdf] "Elementi strojeva", Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, Prof. dr. sc. Damir Jelaska, 2011.</ref><br />
<br />
Makroskopski i [[mikroskop]]ski lom materijala može biti žilav ili krhak. Kod makroskopski žilavog loma u blizini mjesta prijeloma prisutna je plastična deformacija, dok kod krhkog prijeloma ona izostaje. U mikrorazmjerima kod materijala s [[kristal]]nom strukturom (sve [[kovine]], njihove [[legura|legure]], [[keramika|keramike]], neki [[polimer]]i) lom može biti transkristalni i interkristalni. '''Interkristalni lom''' se širi kroz kristalno zrno, a može biti žilav i krhak. Kod žilavog '''transkristalnog loma''' prisutne su, na prijelomnoj površini, udubine nastale plastičnom deformacijom metalne matrice oko čestica prisutnih u mikrostrukturi metalnih materijala. Stoga se takav lom naziva jamičasti lom. <br />
<br />
Interkristalni lom napreduje uzduž granica zrna i uvijek je krhki lom. Po izgledu je sličan transkristalnom lomu, jer se prijelomna površina sastoji od mikro glatkih ploha, koje su u ovom slučaju granice kristalnih zrna. U makro razmjerima lom od [[umor materijala|umora materijala]] uvijek je pretežno krhak, tj. bez plastične deformacije strojnog dijela u okolini prijelomne površine. <ref> [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_kons_stroj/katedre/konstruiranje/kolegiji/ke1/ke1_materijali_vj/1.UvodOsnove.pdf] "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.</ref><br />
<br />
==Modeli nastajanja pukotina==<br />
Najviše prihvaćeni modeli nastajanja pukotina su:<br />
* Griffithov model pukotina<br />
* Irwinov model pukotina<br />
* Model teorije dislokacija<br />
<br />
===Griffithov model pukotina===<br />
Alan Arnold Griffith (13. lipnja 1893. – 13. listopada 1963.) je postavio kriterij za idealno krhki lom idealno krhkog materijala još 1920. Ova teorija temelji se na [[energija|energetskoj]] hipotezi loma. Polazi od pretpostavke da je '''lomna čvrstoća''' ograničena postojanjem početne pukotine u materijalu.<br />
<br />
===Irwinov model pukotina===<br />
George Rankin Irwin (26. veljače 1907. – 9. listopada 1998. ) je učinio poboljšanje Griffithov modela pukotina. Njegova teorija temelji se na pretpostavci postojanja plastične zone pri vrhu pukotine, odnosno zamišljenog produljenja pukotine za polumjer plastične zone. Prema ovom modelu, u korijenu pukotine naprezanje je jednako [[granica razvlačenja|granici razvlačenja]], te ne postoji neizmjerno veliko [[naprezanje]] u korijenu pukotine, što je bio osnovni nedostatak Griffithov modela pukotina. <br />
<br />
===Model teorije dislokacija===<br />
Model teorije [[dislokacija]] je razvijen između 1930. i 1950. Utvrđeno je da krhki lom pomažu: <br />
* koncentracija naprezanja oko zareza, pukotina i slično;<br />
* velike [[brzina|brzine]] opterećenja<br />
* uporaba [[Konstrukcije|konstrukcija]] na [[temperatura]]ma nižim od temperature nulte [[Duktilnost|duktilnosti]]<br />
* uvjeti deformacije u konstrukcijskim elementima<br />
* područje grube i promijenjene strukture kod [[zavarivanje|zavarivanja]]<br />
Ovisno o vrsti naprezanja razlikuju se tri načina otvaranja pukotine:<br />
* Jednostavno otvaranje pukotine je najčešće u praksi. Odvija se na način da se površine loma udaljavaju jedna od druge. Susreće se kod [[strojni dio|strojnih dijelova]] s vanjskim i unutrašnjim pukotinama, opterećenih vlačnim naprezanjem i na savijanje, te kod konstrukcija podvrgnutih unutrašnjim [[tlak]]ovima. <br />
* Uzdužno smicanje odvija se na način da površine loma klize uzdužno jedna po drugoj. <br />
* Poprečno smicanje odvija se isto na način da površine loma klize poprečno jedna po drugoj. <ref> [http://www.scribd.com/doc/22051398/PREDAVANJA] "Ispitivanje materijala", doc.dr.sc. Stoja Rešković, Metalurški fakultet sveučilišta u Zagrebu, 2011.</ref><br />
<br />
===Lomna čvrstoća===<br />
Lomna čvrstoća je [[naprezanje]] kod kojeg dolazi do loma materijala. To se obično određuje [[vlačno ispitivanje|vlačnim ispitivanjem]] i iz [[dijagram naprezanja|dijagrama naprezanja]]. Izduženja ispitivanog uzorka nakon dostizanja [[vlačna čvrstoća|vlačne čvrstoće]] (područje klonulosti) imaju lokalni karakter i događaju se samo u zoni suženja ispitivanog uzorka, gdje je površina presjeka najmanja sve dok se materijal konačno ne razdvoji. Krti materijali nemaju područje klonulosti . Kod njih nema pojave suženja ispitivanog uzorka, a lom se događa pri vrlo malom produljenju.<br />
<br />
==Vrste loma materijala==<br />
<br />
===Krhki lom===<br />
Krhki lom je takav lom kod kojeg pod djelovanjem naprezanja ne postoji plastična deformacija, već se početna mikropukotina širi duž [[kristal]]ne ravnine. Osim sklonosti samog materijala (sivi lijev), krhki lom se javlja i kod sniženih temperatura i velikih brzina naprezanja. Teoretski je čvrstoća kristaličnog materijala otprilike:<br />
<br />
:<math>\sigma_\mathrm{teoretski} = \sqrt{ \frac{E \gamma}{r_o} }</math><br />
gdje je: <br />
:<math>E</math> - [[Youngov modul elastičnosti]] materijala,<br />
:<math>\gamma</math> - površinska energija,<br />
:<math>r_o</math> - ravnotežna udaljenost između središta [[atom]]a.<br />
<br />
S druge strane, pukotina stvara koncentraciju naprezanja:<br />
<br />
:<math>\sigma_\mathrm{elliptical\ crack} = \sigma_\mathrm{applied}(1 + 2 \sqrt{ \frac{a}{\rho}}) = 2 \sigma_\mathrm{applied} \sqrt{\frac{a}{\rho}} </math> (za oštri lom)<br />
gdje je: -<br />
:<math>\sigma_\mathrm{applied}</math> - primijenjeno opterećenje,<br />
:<math>a</math> - polovina duljine pukotine,<br />
:<math>\rho</math> - polumjer krivulje na kraju pukotine.<br />
<br />
Ako ove dvije formule postavimo zajedno, dobivamo:<br />
<br />
:<math>\sigma_\mathrm{fracture} = \sqrt{ \frac{E \gamma \rho}{4 a r_o}}.</math><br />
<br />
Iz ove formule se može zaključiti da i pukotina s oštrim krajevima (malo ''ρ'') i velika pukotina (veliko ''a'') zajedno smanjuju čvrstoću materijala.<br />
<br />
===Žilavi lom===<br />
Žilavi lom je takav lom kod kojeg je prisutna snažna plastična deformacija u svim koracima loma. Nastaje pri malim brzinama djelovanja naprezanja i pri naprezanju koje je znatno iznad granice razvlačenja. Kod [[Vlačno ispitivanje|vlačnog ispitavanja]], ispitni uzorak se jako izdužuje (i do 100%), a poprečni presjek ispitnog uzorka se dosta smanjuje prije loma.<br />
<br />
===Umor materijala===<br />
[[Umor materijala|Umor ili zamor materijala]] nastaje uglavnom kod [[dinamika|dinamički]] napregnutim konstrukcijama. Prilikom dinamičkog opterećenja, materijal će puknuti pri znatno manjim naprezanjima od maksimalne [[vlačna čvrstoća|vlačne čvrstoće]] (σ<sub>M</sub>), pa čak i [[granica razvlačenja|granice razvlačenja]] (σ<sub>0,2</sub>). Otpornost materijala prema dinamičkom ili cikličkom ([[titranje]]) naprezanju nazivamo '''dinamičkom čvrstoćom''' materijala. Najveće naprezanje, po apsolutnoj vrijednosti, koje materijal može podnijeti pri neograničenom broju ciklusa za dani koeficijent asimetrije i oblik opterećenja uzorka, naziva se '''trajna dinamička čvrstoća''' materijala. Trajna dinamička čvrstoća još se naziva i dinamička izdržljivost ili trajna titrajna čvrstoća.<br />
<br />
Tijek '''zamornog loma''' kod većine materijala možemo podijeliti u tri koraka:<br />
* Inicijacija pukotine<br />
* Širenje pukotine <br />
* Nasilni lom<br />
U većini slučajeva pukotina nastaje na mjestima najvećih naprezanja tj. na koncentratorima naprezanja (utori, promjene presjeka, zarezi, pukotine). Lokalni koncentratori naprezanja mogu biti:<br />
* Dio dizajna konstrukcije (utor za [[Pero (strojni dio)|pero]])<br />
* Greška prilikom obrade (zarez nastao prilikom tokarenja)<br />
* Nepravilnosti u materijalu (pore, supstitucijski i intersticijski atomi koji povećavaju krhkost poput [[sumpor]]a i [[vodik]]a)<br />
<br />
Takve nepravilnosti je moguće ukloniti optimiranjem dizajna konstrukcije, finom površinskom obradom i toplinskom obradom, čime dolazi do rekristalizacije i stvaranja '''sitnozrnate strukture''' materijala, koja povećava [[čvrstoća|čvrstoću]] i [[Duktilnost|žilavost]].<br />
<br />
== Izvori ==<br />
{{izvori}}<br />
<br />
[[Kategorija:Strojarstvo]]<br />
[[Kategorija:Znanost o materijalima]]<br />
<br />
[[ja:断口]]</div>WikiSysop