Upload
hila
View
36
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Budapest i Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (B ME ) Anyagtudomány és Technológia Tanszék MTA Fémtechnológiai Kutatócsoport dr. Dévényi László, dr. Krállics György Acélhidak anyagainak károsodásanalízise. I. híd. Ütközéses káresemény. 1894 - 1896-ban épült. Feketeházy János, Nagy Virgil. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME)
Anyagtudomány és Technológia Tanszék
MTA Fémtechnológiai Kutatócsoport
dr. Dévényi László, dr. Krállics György
Acélhidak anyagainak károsodásanalízise
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
1894 - 1896-ban épült. Feketeházy János, Nagy Virgil.1946-ban újjáépült. Sávoly Pál. Két parti szakasza eredeti.Utolsó karbantartó felújítása 2009-ben zárult. Hazai gyártású folytacélból készült.
A hídfelújítás végső szakaszában az engedélyezettnél nagyobb sebességgel a híd alatt áthaladó daruskocsi gémje ütközött a híd csomólemezével és szögvasával. A gém nem volt alsó alaphelyzetbe visszaeresztve és rögzítve, úgy az űrszelvényben még elfért volna.
A baleset éjszaka, 0 és 10 oC közötti hőmérsékleten történt, személyi sérülés nem volt.
I. híd. Ütközéses káresemény.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Az ütéssel károsodott rész alulnézetből.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Az ütéssel károsodott rész felülnézetből.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Szögvas minta.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
I. Csomólemez minta.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
I. Csomólemez minta másik oldala.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
II. Csomólemez minta.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
II. Csomólemez minta másik oldala.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
II. Csomólemez minta, repedéscsúcs.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Csomólemez, hosszmetszetű, polírozott metallográfiai felvétel. Képlékenyen alakítható
szulfidos-foszfidos-szilikátos zárványsorok.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Csomólemez, keresztmetszet, maratott metallográfiai felvétel. Nagy nyírásos alakváltozás melletti törés.
Ferrit, kevés perlittel.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Csomólemez, keresztmetszet, maratott metallográfiai felvétel. Nagy nyírásos alakváltozás melletti törés.
A szövetszerkezetben ferrit, kevés perlittel.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Csomólemez, keresztmetszet, maratott metallográfiai felvétel.
Transzkrisztallin repedés, repedéscsúcs.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
ÁEF Spektrotest elemzés
szögvas minta csomólemez minta
C 0,084 0,073
Si 0,071 < 0,007
Mn 0,379 0,458
P 0,012 0,051
S 0,019 0,027
Al 0,003 < 0,002
Cu 0,093 0,099
Fe Rest Rest
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
HV 10 keménység
Keresztsíkban Hosszsíkban
Szögvas 112 118
109 108
107 122
Csomólemez 122 110
116 115
128 121
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
A csomólemezből hosszirányban kivágott, -10 oC hőmérsékleten elvégzett Charpy-V ütőmunka vizsgálat
eredményei
Próbatest méret: 10*7,5 mm 10*10 mm méretű mintára
Ütőmunka [J] korrigált ütőmunka [J]
5 7
6 8
5 7
7 9
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
• A vizsgált acélok 0,05 - 0,1% C-tartalmúak, szövetszerkezetük ferrites kevés perlittel, elfogadható zárványossággal, a gyártás időpontjában (~115 éve) szokásosan alkalmazott anyagminőségű.
• A szilícium koncentrációból következően csillapítatlan acélok, a rideg-képlékeny átmeneti hőmérsékletük a hídszerkezetben való alkalmazhatósághoz képest nagy. Megfontolandó ennek további részletes vizsgálata.
• A nagy rideg-képlékeny átmeneti hőmérséklet ellenére kedvezőnek tartjuk ugyanakkor, hogy a valószínűsíthetően nagy sebességű gépjármű ütközéskor a törés jelentős képlékeny alakváltozás mellett ment végbe.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
II. híd. Felújítás előtti vizsgálatok.
1948-ban épült. Tantó Pál, Hilvert Elek.
Utolsó karbantartó felújításának tervezése, és a szükséges vizsgálatok 2009-ben kezdődtek.
Folyadékbehatolásos vizsgálatokkal repedéseket találtak, de mélységük csak néhány tizedmilliméter volt.
A felkért hídmérnök szakértők kifogásolták a 40 mm-nél vastagabb durvalemezek alkalmazását, és metallográfiai, valamint a rideg-képlékeny átmeneti hőmérséklet vizsgálatára tettek javaslatot.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
A lemezanyagok és a varratfém rideg-képlékeny átmeneti hőmérséklete ≈15-20 oC
Hegeszthetőségi próbák, szövetvizsgálatok elfogadhatók.
A medernyílás főtartói:
10-32 mm vastagságú övlemezek megfelelőek
45 mm, de főleg az 55-70 mm vastagságúak az új Eurocode előírásoknak nem felelnek meg.
Lemezvastagságtól függetlenül a ≈15-20 oC átmeneti hőmérsékletű acélok alkalmazása tiltott.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
A témával sokan foglalkoztak, természetesen főleg hidász cégek és kollégák, AGMI, ÁEF, dr. Domanovszky Sándor ….
Tapasztalatok:
Sok iparban dolgozó mérnök kolléga nem értelmezi a különbséget a rideg és a fáradásos törés között.
50 évnél régebben épült hídjaink között sok nem felelhet meg a mai előírásoknak.
Kérdés: mi az oka annak, hogy ezeken a hidakon ridegtörés nem következett be?
A dinamikus igénybevétel hiánya?
A repedésterjedési viszonyok?
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Ciklikus repedésterjedési viszonyokCiklikus repedésterjedési viszonyok
FELADAT:A törésmechanika eszköztárával becslést
adni arra, hogy a híd felülvizsgálata során megállapított esetleges repedés hány igénybevétel után válik kritikus méretűvé és instabilan terjedővé.
Geometriai és mechanikai modell összeállítása és alkalmazása a hidat terhelő ciklikus igénybevétel esetén.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09 25
A vizsgálatba bevont szerkezeti elemekA vizsgálatba bevont szerkezeti elemek
Alsó öv Felső öv
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
3 pontos hajlítás a híd anyagából3 pontos hajlítás a híd anyagából
WLW
a
W
a
W
a
W
a
W
a
BW
FLK I
2,80.2511.25
53.1407.393.13
2
9
2
7
2
5
2
32
1
2
3
F
L
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09 27
A ciklikus repedésterjedés kisérleti vizsgálataA ciklikus repedésterjedés kisérleti vizsgálata
Feszültségintenzitási tényező változása Forman egyenlet
W
af
BW
FK
2
1
minmax FFF
KKr
KC
dN
da
fc
m
1
Próbatest C m
hossz irány 2.78E-
6
1.53 1780
kereszt irány 3.57E-
6
1.38 1726
Anyagvizsgálat: 3 pontos ciklikus
hajlítás
][ mmMPa
K fc
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09 28
100 10001E-5
1E-4
1E-3
0,01
C=2.78.10-6
m=1.53K
fc=1780
da
/dN
[m
m/c
iklu
s]
K [MPa mm0.5]
r=0.0 r=0.1 r=0.7 r=0.8 r=0.9
A repedésterjedés kinetikus diagramja különböző A repedésterjedés kinetikus diagramja különböző aszimmetria tényezőknélaszimmetria tényezőknél
maxmin /r
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09 29
A hídszerkezet törésmechanikai szempontból vizsgált eleme véges vastagságú lemezként fogható fel, amelyben a lemez hossztengelyével párhuzamosan fél-elliptikusnak feltételezett repedés található. 2h=400mm, t=75mm,b=1000 mm, h-a repedésfronttól távolinak feltételezett távolság, ahol húzó feszültség () hat, amely az I. terhelési módnak megfelelően nyitni akarja a repedést.
Geometriai modellGeometriai modell
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Feszültségintenzitási tényezőFeszültségintenzitási tényező
,,,
b
c
t
a
c
aF
Q
aK s
effI
gfft
aM
t
aMMF ws
4
3
2
21
2/1
2sec
t
a
b
cfw
4
1
222
sincos
c
af
22
sin135.01.01
t
ag
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
c
aM
RQQ
c
aQ
eeff 09.013.1,212.0,464.11 1
265.1
24
32 0.114/65.0
0.15.0 ,
/2.0
89.054.0
c
a
caM
caM
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,60
100
200
300
KI [M
Pam
m0.
5 ]
[rad]
2c
a
=0
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
Szerkezeti elem ciklikus repedésterjedéseSzerkezeti elem ciklikus repedésterjedése
,,,
b
c
t
a
c
aF
Q
aK s
eff
minmax
0 1x105 2x105 3x105 4x105 5x1050
5
10
15
20
25
a,c
[mm
]
igénybevételek száma
Nt=392500
Nt=333500
Nt=271000
Nt=155500
a0=2 mm
Fél-elliptikus repedés (a0=2mm) jellemző méreteinek (a, c) változása a ciklikus
terheléskor törésig (Nt). Azonos színnel ugyanazon repedés két méretét jelöljük.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09 33
Törési ciklusszám különböző feltételezett Törési ciklusszám különböző feltételezett repedésméretek eseténrepedésméretek esetén
0 5 10 15 20 25 30 35 400
1x105
2x105
3x105
4x105
5x105
Nt tö
rési
igén
ybev
étel
i szá
mok
c0 [mm]
a0=1 mm
2 mm 3 mm 5 mm 10 mm
max
=151.1 MPa
min
=126.0 MPa
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
ÖsszefoglalásÖsszefoglalás• Hárompontos ciklikus hajlító vizsgálat mérési eredményei alapján meghatároztuk a repedésterjedés Forman-féle egyenletének paramétereit hosszirányban és keresztirányban. A repedésterjedés sebessége alig különbözik a két irányban.
• Meghatároztuk a különböző méretű feltételezett repedések ciklikus terhelés hatására történő terjedését és a törést okozó igénybevételi számokat.
• Megállapítottuk, hogy a feltételezett repedésgeometria tartományban a kezdeti repedéshossz méret jobban befolyásolja a törési igénybevételi számot, mint a kezdeti repedésmélység.
• Amennyiben ismert a hídszerkezet két felülvizsgálata közötti terhelési ciklusszám és a feszültségek, megítélhető a szerkezet törésének valószínűsége.
AGY5 Szakmai Szeminárium, 2010-06-09
KÖSZÖNÖMKÖSZÖNÖMMEGTISZTELŐ FIGYELMÜKETMEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,Anyagtudomány és Technológia TanszékMTA-BME Fémtechnológiai Kutatócsoport
1111 Budapest, Bertalan Lajos utca 7.Tel.: +36 1 463 1234Fax: +36 1 463 1366
E-mail: [email protected]