Obsah
Bínův model
Celková deformace v procentech v čase $t$ pro zadané napětí $\sigma$ a teplotu $T$ je vyjádřena vztahem $$\varepsilon_\text{tot}(t|\sigma,T) = \varepsilon_0\left(\frac{\varepsilon_m}{\varepsilon_0}\right)^{g(\pi)},$$ kde $\varepsilon_0$ je počáteční deformace, $\varepsilon_m$ je mezní deformace a $g(\pi)$ je funkce zpevnění.
Hodnota počáteční deformace je dána v závislosti na materiálu vztahy:
- typ 2a) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right) \end{align}
- typ 2b) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\left[A\tanh(B\sigma)\exp\left(\frac{Q}{T^n}\right)\right]\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right) \end{align}
- typ 2c) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\left[A\left(\frac{\sigma}{\sigma_m(T)}\right)^{m(T)}\exp\left(\frac{Q}{T^n}\right)\right]\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right)\\ \sigma_m(T) &= B_1+B_2\exp\left(\frac{B_3}{T}\right)\\ m(T) &= N_1+N_2T+N_3T^2+N_4T^3+N_5T^4 \end{align}
Mezní deformace je definována vztahem $$\varepsilon_m = \exp\left\{M_1+M_2\tanh\left[\frac{\ln(t_r)-M_3-M_4T}{M_5}\right]\right\}+100\frac{\sigma}{E(T)}.$$
Doba do lomu $t_r$ se stanoví pomocí vztahu $$\log(t_r) = A_1+A_2\log\left|\frac{1}{T}-\frac{1}{A_5}\right|+A_3\log\left|\frac{1}{T}-\frac{1}{A_5}\right|\log\left[\sinh(A_6\sigma T)\right]+A_4\log\left[\sinh(A_6\sigma T)\right].$$
Funkce zpevnění $g(\pi)$ je pak dána výrazem $$g(\pi) = \pi^N\left[\frac{1+\exp\left(-2\pi^{K(T)}\right)}{1+\exp(-2)}\right]^M,$$ kde $\pi$ je poškození definované jako $\pi=t/t_r,$ $N$ a $M$ jsou materiálové konstanty a parametr $K$ je definován pomocí konstant $K_1$ a $K_2$ vztahem $$K(T)=\exp\left(K_1+\frac{K_2}{T}\right).$$
Materiálové konstanty $E_1$ až $E_3,$ $A,$ $B,$ $Q,$ $n,$ $B_1$ až $B_3,$ $N_1$ až $N_5,$ $A_1$ až $A_6,$ $M_1$ až $M_5,$ $N,$ $M,$ $K_1$ a $K_2$ se zadávají v samostatných vstupních souborech, viz dále.
Vstupní veličiny
Bínův model se aktivuje zadáním $\mathtt{KCRP}=pqr$ v souboru name.iP
, kde:
- první číslice (pozice stovek) je $p=2$
- druhá číslice (pozice desítek) $q\in\{1,2,3\}$ udává způsob výpočtu počáteční deformace
- typ 2a)
- typ 2b)
- typ 2c)
- třetí číslice (pozice jednotek) $r\in\{1,2,3,4\}$ udává způsob přechodu mezi křivkami tečení
- teorie Strain Hardening
- teorie Time Hardening
- teorie Life Fraction Rule
- teorie Strain Fraction Rule
Všechny použité materiály je nutné přiřadit prvkům pomocí souboru name.DAT
.
Soubory s materiálovými parametry mají následující strukturu:
* * Komentář *
POCATECNI DEFORMACE $E_1$ $E_2$ $E_3$
PEVNOST PRI TECENI $A_1$ $A_2$ $A_3$ $A_4$ $A_5$ $A_6$
2B) $A$ $Q$ $B$ $n$
2C) $A$ $Q$ $n$ $B_1$ $B_2$ $B_3$ $N_1$ $N_2$ $N_3$ $N_4$ $N_5$
MEZNA DEFORMACE $M_1$ $M_2$ $M_3$ $M_4$ $M_5$
FUNKCE ZPEVNENI $N$ $M$ $K_1$ $K_2$
- Počet řádků úvodního komentáře není omezen.
- Před každým blokem musí být prázdný řádek.
- Blok
POCATECNI DEFORMACE
obsahuje konstanty pro výpočet počáteční deformace. - Blok
2B)
obsahuje další konstanty pro výpočet počáteční deformace; je-li $k_B\in\{1,3\},$ blok se úplně vynechá. - Blok
2C)
obsahuje další konstanty pro výpočet počáteční deformace; je-li $k_B\in\{1,2\},$ blok se úplně vynechá. - Blok
PEVNOST PRI TECENI
obsahuje konstanty pro výpočet doby do lomu. - Blok
MEZNA DEFORMACE
obsahuje konstanty pro výpočet mezní deformace. - Blok
FUNKCE ZPEVNENI
obsahuje konstanty pro výpočet funkce poškození.
Příklad
V creepové úloze je použit jen jeden materiál s $k_B=1.$
- name.iP
; KREST NLC NCYC KMOD KCRP KLARG KCNT IP 1 11 1 0 213 0 0 3*0 11*2 RP 10*0 0 1 100 1000 10000 30000 80000 120000 160000 200000 250000 EN EN
- name.DAT
number 1 mat.dat
Příklad
V creepové úloze jsou uvažovány 3 materiály. Nechť pro materiál s pořadovým číslem 1 je $k_B=3,$ materiál s pořadovým číslem 2 je $k_B=2$ a materiál s pořadovým číslem 3 je $k_B=1.$
- name.iP
; KREST NLC NCYC KMOD KCRP KLARG KCNT IP 1 11 1 0 233 0 0 3*0 11*2 RP 10*0 0 1 100 1000 10000 30000 80000 120000 160000 200000 250000 EN EN
- name.DAT
number 3 mat1.dat mat2.dat mat3.dat material 2 2 8 10 13 14:15 17:20 material 3 1 37 12 21:30 35:60
Příklad
Soubor materiálových parametrů pro materiál s $k_B=1.$
- 15128_5.dat
************************************************************************ * * 15128.5 Z-89-6013 CSN 1.3.1979, (470-900/2.5E5) * * * VELICINA ROZMER * ---------------------------------------------- * Teplota [K] * Napeti [MPa] * Deformace pocatecni, mezna, creepova [%] * Doba do lomu [h] * Rychlost creepove deformace [%/h] * * POCATECNI DEFORMACE parametry E(1) - E(3) * DOBA DO LOMU parametry A(1) - A(6) * MEZNA DEFORMACE parametry M(1) - M(5) * FUNKCE ZPEVNENI parametry N, M, K(1), K(2) * ************************************************************************ POCATECNI DEFORMACE 0.21425035E+6 -0.45038419E+6 0.19371094E+4 PEVNOST PRI TECENI -0.1840487E+2 -0.5906108E+1 0.7682633E+1 0.2298323E+2 0.6730000E+3 0.4000000E-5 MEZNA DEFORMACE 0.144927e+1 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+0 1.0E+0 FUNKCE ZPEVNENI 0.26069593E+0 -0.80546546E+0 -0.51082559E+0 0.0