Inicjacja wzrostu pęknięć w długotrwale eksploatowanych stalach mostowych z punktu widzenia metod energetycznych

• Autorzy: Lesiuk G. , Kucharski P.

Warianty tytułu

EN

The initiation of a crack growth in long-term operated bridge steel in terms of the energy approach

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówione zostało zagadnienie odporności na pękanie stalowych elementów konstrukcyjnych obiektów mostowych ze stali zgrzewnych (XIX wiek). Obiektem zainteresowań autorów były fragmenty konstrukcji stalowych hali Dworca Głównego we Wrocławiu (ozn. B) oraz przepustu kolejowego na trasie Jelenia Góra-Żagań – szlak Lwówek Śląski (ozn. A). Dokonano analiz metalograficznych wybranych elementów konstrukcyjnych. W toku przeprowadzonych badań wykazano obecność procesów degradacyjnych tych zabytkowych gatunków stali. Procesy te polegały głównie na wydzieleniach kruchych faz we wnętrzach ziaren ferrytu jak również na ich granicach. Wyznaczono właściwości mechaniczne oraz odporność na pękanie metodą całki J dla próbek pobranych z elementów Dworca Głównego we Wrocławiu. Wykazano, że odporność na pękanie – wyrażona krytyczną wartością całki J – w kierunku walcowania jest znacząco wyższa niż w kierunku poprzecznym do walcowania. Przeprowadzono także symulację komputerową inicjacji wzrostu pęknięcia. Uzyskane na drodze symulacji numerycznych (w środowisku Abaqus) wyniki dobrze korespondują z danymi doświadczalnymi krzywych J-R. Wartym odnotowania jest fakt, że każdorazowo, uzyskane wyniki (na drodze symulacji) wykazują tendencję do „przeszacowania” wartości odporności na pękanie wyrażonej w krytycznych wartościach całek J w stosunku do danych eksperymentalnych. Mimo to, uzyskane wyniki są dalece niższe od wartości krytycznych całek J charakteryzujące współczesne niskowęglowe stale konstrukcyjne (S235JR lub S355JR).

EN

The results of tests of nineteenth century structural elements from the "Dworzec Główny" Main Railway Station in Wrocław and the structural elements from the culvert located along the train line Jelenia Gora - Lwowek Slaski are presented. The presence of micro-structural degradation processes in each investigated material have been identified. The results of static ten-sile strength have been also presented. The fracture toughness (based on J integral) results and J-R resistance behavior have been discussed. The methodology for the determination of JR curves using the finite element method in Abaqus environment is presented and discussed in the numerical parts of issue.

Słowa kluczowe

PL

pękanie; element stalowy; obiekt mostowy; metoda energetyczna; most

EN

cracking; steel element; bridge object; energy method; bridge

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 22, nr 12
• Strony: 920--927, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lesiuk G.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej, Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

autor

Kucharski P.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej, Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• 1) Pękalski G., Aspekty materiałowe degradacji maszyn górnictwa odkrywkowego oraz teorie zachodzących procesów, Raport Instytutowy, Instytut Materiałoznawstwa I Mechaniki Technicznej, Wrocław 1999
• 2) Lesiuk G., Szata M., Aspects of structural degradation in steels of old bridges by means of fatigue crack propagation, July 2011, Volume 47, Issue 1, pp 82-88, Materials Science, Springer Verlag
• 3) Lesiuk G., Degradacja mechaniczna i strukturalna XIX-wiecznych stali zgrzewnych, Rozprawa Doktorska, Politechnika Wrocławska, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Wrocław 2013
• 4) FKM-Guideline “Fracture Mechanics Proof of Strength for Engineering Components”, VDMA Publ., 1st Edition (2001, in German), 2nd Edition (2004, in German and English), 3rd Edition (2005, in German).
• 5) Mytych-Kumańska E., Kossakowski P., Odporność na pękanie starej stali mostowej, Budownictwo i Architektura, 12(1), 2013
• 6) Zafošnik B.; Ulbin M.; Flašker J. “Numerical Analyses Of Mixed Mode Crack Propagation Using Virtual Crack Extension Method” International Design Conference, Dubrovnik, 2002
• 7) Abaqus 6.12 Example Problems, Dassault Systemes, 2012
• 8) Abaqus 6.12 Theory Manual, Dassault Systemes, 2012
• 9) Krishnan A. “Fracture Lecture of Abaqus” Simulia Corp.2014