Koncepcja numerycznej symulacji przemiany fazowej w analizie naprężeń w obszarze wokół pęknięcia w kompozycie ceramicznym

Niezgoda, T.; Małachowski, J.; Szymczyk, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Koncepcja numerycznej symulacji przemiany fazowej w analizie naprężeń w obszarze wokół pęknięcia w kompozycie ceramicznym

Autorzy

Niezgoda T. , Małachowski J. , Szymczyk W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

An idea of numerical simulation of a phase transition in analysing the stress in an area around the crack in a ceramic composite

Konferencja

Krajowa Konferencja Mechaniki Pękania (8 ; 17-19.09.2001 ; Cedzyna k. Kielc, Polska)

Języki publikacji

Abstrakty

W kompozycie ceramicznym na bazie korundu i tlenku cyrkonu, w trakcie rozwoju pęknięć podkrytycznych, obserwowane jest zjawisko wzrostu odporności na pękanie w funkcji długości pęknięcia (tzw. zachowanie typu krzywej R), co spowodowane jest przemianą fazową ZrO2 z postaci tetragonalnej w jednoskośną; w pracy prezentowany jest sposób numerycznej symulacji relaksacyjnego wpływu przemiany fazowej na naprężenia na czole pęknięcia - sposób symulacji bazuje na fakcie istnienia różnicy objętości fazy tetragonalnej i jednoskośnej; obliczenia przeprowadzone są metodą elementów skończonych.

In a ceramic composite based on corundum and zirco-nium oxide, as the subcritical cracks are developing an increase in crack resistance VS the crack length (the so called behaviour of the R curve type) occurs. It is caused by the phase transition ZrO2 from a tetragonal into monoclinic form. A method of numerical simulation is presented of the relaxation influence of the phase transi-tion upon the stress on the crack head. The simulation method is based on the difference existing between the volumes of the tetragonal and monoclinic phases. The calculations were made using the finite element method.

Słowa kluczowe

symulacja numeryczna analiza naprężeń kompozyt ceramiczny odporność na pękanie metoda elementów skończonych

numerical simulation analysing the stress ceramic composite finite element method crack resistance

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT
Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego

Czasopismo

Przegląd Mechaniczny

Rocznik

2002

Tom

nr 7-8

Strony

37--41

Opis fizyczny

Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Niezgoda T.

Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, WAT

autor

Małachowski J.

Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, WAT

autor

Szymczyk W.

Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, WAT

Bibliografia

1. Bischoff S. et al.: Structure formation and mechanical behaviour of A1203/Zr02(Y203) dispersion ceramics. Ceramics International No. 16/1990, pp.121-127.
2. Ge OL., Lei T.C., Zhou Y.: Microstructure and mechanical properties of hot pressed Al2O3-ZrO2 ceramics prepared from ultrafine powders. Materials Science and Technology, vol. 7 June 1991, pp. 490-494.
3. Langlois R., Konsztowicz K.J.: Toughening in zirconia-toughened alumina composites with non-transforming zirconia. J. Mater. Sci. Lett., No. 11/1992, pp. 1454-1456.
4. Shin You-Seon, Rhee Young-Woo, L. Suk-Joong Kong: Experimental evaluation of toughening mechanisms in alumina-zirconia composites. J. Am. Ceram. Soc., 82 [5] (1999), pp. 1229-1232.
5. Hirano H., Inada H.: Fracture toughness, strength and Vickers hardness of yttria-ceria-doped tetragonal zirconia/alumina composites fabricated by hot isostatic pressing. J. Mater. Sci., No. 27/1992, pp. 3511-3518.
6. Sornakumar T. et al.: Mechanical properties of composites of alumina and partially stabilized zirconia. J. Mater. Sci. Lett., No. 12/1993, pp. 1283-1285.
7. Burelli M., Maschio S., Lucchini E.: Strength and toughness of alumina-zirconia ceramics under biaxial stress. J. Mater. Sci.Lett., No. 16/1997, pp. 661-662.
8. Gregori G., Burger W., Sergo V.: Piezospectroscopic analysis of the residual stresses in zirconia-toughened alumina ceramics: the influence of the tetragonal-to-monoclinic transformation. Mater. Sci. Eng. A271 (1999), pp. 401-406.
9. Sergo V., Pezzotti G., Sbaziero O., Nishida T.: Grain size influence on residual Stresses in alumina/zirconia composites. Acta Mater. Vol. 46, No. 5/1998, pp. 1701-1710.
10. Wang X.-L., Fernandez-Baca J. A., Hubbard C. R., Alexander K. B., Becher P. F.: Transformation behavior in A1203-ZrO2 ceramic composites. Physica B 213&214 (1995), pp. 824-826.
11. Clarke DR., Adar F.: Measurement of the Crystallo-graphically transformed Zone Produced by Fracture in Ceramics Containing Tetragonal Zirconia, J. Am. Soc., Vol. 65, No. 6/1981, pp. 284-288.
12. Kałdoński T., Niezgoda T., Szymczyk W., Małachowski J.: Statistic postprocessing of FEM calculations results for assessment of average residual stress in orthotropic ceramics. 6-th Conference and Exhibition of the European Ceramic Society, (1999) Brighton, UK.
13. Niezgoda T., Szymczyk W., Małachowski J.: Numerical assessment of average residual stresses in orthotropic alumina-zirconia ceramic composite. 6-th Conference and Exhibition of the European Ceramic Society, (1999) Brighton, UK.
14. Boniecki M., Niezgoda T., Szymczyk W.: Wyznaczanie naprężeń własnych w ceramice A1203 metodą piezospektroskopową. Inżynieria Materiałowa, Nr V-VI/1997, Wyd. NOT-SIGMA.
15. Blendell JE., Coble R.L.: Measurement of Stress Due to Thermal Expansion Anisotropy in A1203. J. Am. Soc., vol. 65 (1982).
16. He J., Clarke D.R.: Determination of the piezospectroscopic coefficients for chromium-doped sapphire J. Am. Soc. 78 [5] (1995), pp. 1347-53.
17. Sergo V.: Measurements of residual stresses. 4-th Euro Ceramics, Vol. 3,1955, pp.47-54.
18. Sergo V., Wang X.-Li, Clarke D. R., Becher P.: Residual Stresses in Alumina/Ceria-Stabilized Zirconia Composites. J. Am. Soc., 78 [8] (1995), pp. 2213-2214.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPB3-0010-0030