1. PËRCAKTIMI EKSPERIMENTAL I KIC

3. Përcaktimi i parametrave të mekanikës
elastike lineare të shkatërrimit (MELSH) për
vlerësimin
kuantitativ
të
sigurisë
së
materialeve, përkatësisht detaleve nga
shkatërrimi është tejet i nevojshëm nga se
mbi bazën e këtyre parametrave bëhet
vlerësimi kuantitativ i sigurisë së materialeve,
përkatësisht detaleve nga shkatërrimi në
përgjithësi dhe shkatërrimi i brishtë në
veçanti. Nëpërmjet këtyre parametrave, pra
përcaktohet niveli i brishtësisë (frazhilitetit)
të materialeve të caktuara, përkatësisht
detaleve dhe objekteve tjera që janë pjesë
përbërëse e ndonjë konstruksioni.

4. Nëpërmjet përcaktimit të parametrave të
mekanikës elastike lineare të shkatërrimit
(MELSH) bëhet edhe klasifikimi i materialeve
në aspekt të rrezikut të thyerjes së brishtë
(brishtësisë), ndonëse këtu duhet theksuar se
aspekti përmasor është dominues në
përcaktimin e këtij rreziku.
Siç është theksuar edhe më parë, puna
(energjia) goditëse e thyerjes sipas Charp-it
(CVN) është metoda tradicionale për këtë
qëllim, por pasi që edhe kjo metodë jep
rezultate orientuese deri në trashësinë 10mm,
për trashësistë mbi 10mm, vlerësimi bëhet
edhe më i ndërlikuar.

5. Parametrat e mekanikës elastike lineare
të shkatërrimit (MELSH) karakterizojnë nga
aspekti sasior rezistencën ndaj thyerjes së
brishtë (egër, sertë, frazhile, të rryfeshme). Ky
është, pra edhe qëllimi kryesor i mekanikës
elastike lineare të shkatërrimit (MELSH) që
mundëson përcaktimin e madhësive kritike të
cilat nën veprimin e një gjendjeje të sforcuar
të dhënë, provokojnë thyerje katastrofike.
Siç është thënë edhe më parë, MELSH
supozon se sjellja e përgjithshme e materialit
është elastike dhe në këtë zonë ndodh edhe
shkatërrimi, përkatësisht thyerja e materialit.

6. Parametri kryesor i mekanikës elastike
lineare të shkatërrimit (MELSH) është KIC që
përcakton rezistencën përkatësisht aftësinë e
materialit
për
ti
rezistuar
përhapjes
katastrofike (brutale) të një plasaritjeje. Kjo
karakteristikë ndryshe quhet edhe rezistenca
ndaj thyerjes (shkatërrimit), përkatësisht
faktori i intensitetit të sforcimit.
Vlen të theksohet se edhe ky parameter i
mekanikës elastike lineare të shkatërrimit
(MELSH) ngjashëm si edhe energjia (puna) e
goditjes sipas Charp-it, përvaç tjerash varet
edhe nga efekti përmasor.

7. Përcaktimi i KIC realizohet nëpërmjet
provave të rezistencës ndaj thyerjes të cilat
përdorin mostra (kampione) të veçanta, të
paraplasaritura në lodhje dhe që i
nënshtrohen tërjeqjes ose përkuljes, duke
matur ndryshimin e ngarkesës së zbatuar
(aplikuar) në funksion të zhvendosjes
ndërmjet dy pikave të ndodhura nga të dy
anët e një plasaritjeje.
Vlen të theksohet që në fillim se këto
prova janë shumë të ndërlikuara, kërkojnë
pajisje të sofistikuara dhe kuadër të përgatitur
profesional.

8. Përcaktimi i rezistencës ndaj thyerjes
bëhet në kampione me trashësi të madhe, që
e bën provën mjaft të kushtueshme, madje
shpeshherë edhe të pamundur për tu
realizuar nëse materiali nuk është i
disponueshëm në trashësinë e kërkuar.
Për zbutjen e këtijë kriteri të trashësisë
shpeshherë
shkohet
në
kërkimin
e
korrelacioneve të mundshme me energjinë
(punën) goditëse të Charp-it ose me ndonjë
karakteristikë tjetër korrelative, si p. sh.: me
temperaturën tranzitore të thyerjes (Tk) ose
me kufirin e rrjedhshmërisë (Re).

9. Rëndësia praktike e këtij parametri të
mekanikës elstike lineare të shkatërrimit
(MELSH) qëndron në ate se ky parametër
është përvetësuar si kriter i zgjerimit jostabil
të plasaritjes dhe arritjes së një vlere kritike
(Kc).
Kjo vlerë (Kc) është pra madhësi
karakteristike e brishtësisë (frazhilitetit.
Vendosja e indeksit I, II ose III siç dihet ka
domethënien e zgjerimit të plasaritjes.
I
II
III

10. Ngjashëm si edhe për vetitë tjera
mekanike të zakonshme (Re, Rm), u paraqit
nevoja edhe e përcaktimit të KIC, andaj në
kuadër të ASTM (American Society for
Testing and Materials-ASTM) dhe grupit 24
(ASTM E-24-Komisioni për shkatërrim) u
shqyrtua mundësia e definimit të formës,
përmasave të kampioneve dhe procedurës
për përcaktimin e vlerave konsistente të K IC.
Kjo përpjekje në fund rezultoi me hartimin e
një satndardi për përcaktimin e KIC (ASTM
Standard E-399-83)- Standard Test Method for
Plane Strain Fracture Toughness of Metallic

11. Vlen të theksohet se pas këtij standardi
edhe:
- Byroja për standardizim e Britanisë së
Madhe (BSI),
-Shoqata japoneze e inxhinierave të
makinerisë (JSME),
-Shoqata evropiane për integritetin e
konstruksioneve
(European
Structural
Integrity Society-ESIS), kanë
përgatitur
standarde përkatëse për përcaktimin e
rezistencës ndaj thyerjes-KIC.

12. Për shkak të kërkesave specifike të definuara
me konceptin e mekanikës elastike-lineare të
shkatërrimit (MELSH), përcaktimin eksperimental te
KIC duhet të plotësohen këto kondita:
dimenzionet e mostrës (kampionit) duhet të jenë
më të mëdha se madhësa e zonës plastike në majë
të plasaritjes,
në çastin e përhapjes jostabile të plasaritjes duhet
të ekzistojë mundësia e regjistrimit preciz të
ngarkesës,
për formën (trajtën) përkatëse të kampionit duhet
të dihet ekuacioni adekuat, gjegjësisht raporti
ndërmjet faktorit të intensitetit të sforcimit,
sforcimit dhe gjatësisë së plasaritjes.

13. Trashësia B >> rp
Gjatësia e plasaritjes, a >> rp
ligamenti, W-a >> rp
P
 K IC
B ≥ 2.5
σ
 ys
rp
a
W-a
W
P
B
 K IC
a ≥ 2.5
σ
 ys
2

 ≥ 25rp


2

 ≥ 25rp


 K IC
W − a ≥ 2.5
σ
 ys
2

 ≥ 25rp



14. Forma
dhe
dimensionet
e
mostrave
(kampioneve) për përcaktimin e KIC
Provat shpeshherë realizohen me kampione
kompakte të cilët i nënshtrohen tërheqjes
(CT-Compact Tension Specimen) ose me
kampione të cilët i nënshtrohen lakimit në
tre pika (SENB-Single Edge Notched
Specimen for Bending).

15. Mostra për
tërheqje
Mostra për
lakim

16. Vlen të theksohet se përveç mostrave të
dhëna më parë (CT dhe SENB), për
përcaktimin e KIC mund të përdoren edhe
mostra tjera siç prezantohen në vazhdim:

17. Prova realizohet në dy faza:
krijimi i plasaritjes reale nëpërmjet
ngarkesës ciklike në pulzator,
ngarkimi me ngarkesa statike deri në thyerje
duke e regjistruar edhe diagramin forcazgjerimi i plasaritjes në pajisjen universale.
Në pajisjen servo-hidraulike për provë
ekziston mundësia që të dy fazat e provës të
realizohen në të njejtën pajisje. Regjistrimi i
diagramit forca-zgjerimi i plasaritjes (faza e
dytë e provës) skematikisht është prezantuar
në fig. ne vazhdim.

18. Në mostrat (kampionet) provuese siç
është theksuar edhe më parë duhet të krijohet
një paraplasaritje me thellësi minimale prej
1.5mm.

19. Pajisja për krijimin e paraplasaritjes me lodhje

20. Gjatë provës në pajisjen përkatëse regjistrohet
diagrami që prezanton varësinë e ngarkesës me
çvendosjen, përkatësisht zgjerimin e plasaritjes.
1-matësi i zgjerimit të plasaritjes 2-pajisja për lakim 3-regjistruesi x-y

22. Gjatë
realizimit
të
provës
për
përcaktimin e KIC është me rëndësi të
përcaktohet ngarkesa e cila i korespondon
(përgjigjet) zgjerimit prej 2% të plasaritjes, që
përcaktohet duke iu shmangur pjesës lineare
të kurbës.
Vlera prej 2% e zgjerimit të plasaritjes
gjatë përcaktimit të KIC i përgjigjet vlerës
kufitare të deformimit elastik (dmth se deri në
këtë vlerë të ngarkesës nuk shfaqet efekti i
deformimit plastik, pra gjendemi akoma në
zonën e deformimeve plastike, përkatësisht
në zonën që i korespondon MELSH:

23. Fazat e realizimit të provës për përcaktimin e KIC
Ngarkimi
Krijimi i paraplasaritjes
Shkatërrimi-Thyerja

24. Përcaktimi i KIC me mostrën SENB

25. Matësi
i
zgjerimit
të
plasaritjes
përforcohet mekanikisht nga të dy anët e
kanalit të punuar me gëdhendje (përpunim me
prerje-heqje ashkle) dhe ndryshimi i gjërsisë
së plasaritjes së bashku me signalin elektrik
të forcës bartet në regjistruesin e diagramit
forca-zgjerimi i plasaritjes. Varësisht nga lloji
i materialit dhe i konditave të provës (p.sh.
temperatura e provës) mund të paraqiten tre
tipe karakteristik të diagramit forca-zgjerimi i
plasaritjes, figura ne vazhdim:

28. Te diagrami tip 2 pas qëndresës (sjelljes)
elastiko-lineare në kohëzgjatje relativisht të gjatë, të
materialit, pas arritjes së forcës FQ vjen deri te ramja
e përkohshme e forcës (ngjashëm si te forca në
kufirin e rrjedhshmërisë gjatë provës statike të
tërheqjes).
Diagramin tip 3 e karakterizon sjellja elastike
-lineare e materialit, ndërsa gjatë llogaritjes merret
forca FQ =Fmax

29. Pas
llogaritjes
së
ngarkesës
FQ,
përcaktohet edhe KIC , varësisht prej llojit të
mostrës (kampionit) të shfrytëzuar:
-Mostra (kampioni) CT
LOAD
a 
KI =
* f

B *W 1 2
W 

Loads-Ngarkesa FQ
2
3
4

a 



a 
a 
a 
a  
2+
0.886 + .64
4
− .32
13
+ .72
14
− .6
5







W 
W 
W 
W 
W 





a  


f
=
3 2
W 

a 

1
 −

W 


30. -Mostra (kampioni) SENB
LOAD * S
a 
KI =
* f

3 2
B *W
W 
Loads-Ngarkesa FQ
1 2
a 
f
=
W 
a 
3

W 
2



a 
a 


a 
a  
1.99 −
1−
2.15 −3.93
+2.7





 

W 
W 

W 
W  






3 2
a 
a 


2 +2
1
 1−


W 
W 



31. Gjërësia e kampionit dhe gjatësia e tij
duhet të maten në planin (rrafshin) e
plasaritjes
në tre vende (pozicione) me
saktësi prej 0.1%.
Vlera e gjatësisë së plasaritjes merret si
mesatare algjebrike e tri matjeve.

32. Llogaritja e KIC sipas prezantimit të
mësipërm, pra janë vlera kritike të rezistencës
ndaj thyerjes, përkatësisht të faktorit të
intensitetit të sforcimit sipas mekanikës
elastike lineare të shkatërrimit (MELSH). Këto
vlera, pra shfaqin rezistencën e materialit
ndaj
thyerjes
në
mjedis
joagresiv
(jokorrodues) dhe në prani të një plasaritje me
majë të mprehtë. Gjithashtu duhet theksuar
se këto vlera vlejnë për gjendjen e deformuar
planare dhe për modelin e hapjes së
plasaritjes I. Poashtu vlen te theksohet se në
këtë rast supozohet se vlera e deformimit

33. Mundësistë e përdorimit të përcaktimit
eksperimental të KIC sipas udhëzimeve të
prezantuara më lartë janë:
Gjatë
hulumtimit
dhe
zhvillimit
të
materialeve për përcaktimin e faktorëve
metalurgjikë, si psh.:
-përbërjes kimike,
-përpunimit termik,
-saldimit, etj.
Gjatë vlerësimit për shfrytëzim (eksploatim) të
përshtatshmërisë së materialeve për qëllime të
veçanta (specifike) dhe në kondita të caktuara të
gjendjes së sforcuar,

34.  Gjatë pranimit dhe kontrollit të cilësisë të
materialeve të caktuara, por vetëm në
kondita paraprakisht të caktuara dhe kur
trashësia e materialit i përmbush kërkesat e
caktuara të standardit.
Vlerat e përfituara të KIC varen edhe nga:
-temperatura,
-shpejtësia e deformimit,
-mjedisi rrethues,
-gjeometria e mostrës (kampionit).

36. Ndikimi i drejtimit të marrjes së mostrave

37. Për dallim nga provat tjera mekanike të
materialeve, përcaktimi i KIC është shumë më
preciz (më i saktë) dhe kërkon një përkushtim
dhe analizë më të detajuar të rezultateve të
fituara.
Gjithë ky aktivtet dhe përkushtim duhet
të bëhet në të gjitha fazat e realizimit të
provës (para, gjatë dhe pas realizimit).
Vetëm nëse prova realizohet
me
përkushtim të plotë, mund të fitohen rezultate
të vlefshme dhe të besueshme për materialin
të cilit i përcaktohet rezistenca ndaj thyerjes
shkatërrimit.

38. Intervali i ndryshimit të vlerave të K IC për
çeliqe të ndryshme të karbonit dhe të
përlidhur: