يصف معيار ASTM E399، الذي طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، طريقة اختبار لتحديد صلابة الكسر للمواد المعدنية في ظل ظروف الإجهاد المستوي المرن الخطي بشكل أساسي، باستخدام عينات متشققة مسبقًا بالإجهاد بسمك 1,6 مم أو أكبر.
في هذه الطريقة، تُعرَّض العينات لقوى إزاحة الشقوق التي تزداد ببطء، أو بسرعة في حالات خاصة (انتقائية). يُقدَّم في هذا المعيار تفاصيل جهاز الاختبار، وتكوين العينة، والإجراء التجريبي. كما يُوضَّح إجراءان لحساب قيم مقاومة الكسر باستخدام البيانات التجريبية:
يمكن إجراء اختبارات مقاومة الكسر الشدّي المستوي للمواد التي يقل سمكها عن 1,6 مم والتي تتمتع بدرجة كافية من الهشاشة باستخدام أنواع أخرى من العينات. لا توجد طريقة اختبار قياسية للمواد بهذا السمك.
يُعدّ معيار ASTM E399 معيارًا شائع الاستخدام في ميكانيكا الكسر، وقد طُوّر لتحديد مقاومة الكسر الشدّي المستوي المرن الخطي للمواد المعدنية. الخاصية الأساسية التي يقيسها الاختبار هي KIc، والتي تصف مقاومة المعدن لنمو الشقوق غير المستقر عند وجود شق حاد تحت إجهاد شدّي شديد.
تعتبر مقاومة الكسر مهمة بشكل خاص لأن المكون يمكن أن ينكسر حتى لو كان إجهاده الاسمي أقل من قوة الشد أو قوة الخضوع التقليدية للمادة، إذا كان هناك شق أو عيب كبير بما فيه الكفاية.
تحدد المواصفة القياسية ASTM E399 متطلبات قياس مقاومة الكسر في ظل ظروف إجهاد مستوي مرن خطي في الغالب. تستخدم هذه الطريقة عينة تحتوي على شق ما قبل الإجهاد، وتُطبق عليها قوة إزاحة متزايدة للشق حتى يحدث الكسر.
صُمم هذا المعيار أساسًا للمواد المعدنية حيث تكون المنطقة البلاستيكية عند طرف الشق صغيرة بما يكفي مقارنةً بأبعاد العينة المعنية. وهذا يسمح بتوصيف سلوك الكسر باستخدام ميكانيكا الكسر المرنة الخطية.
يغطي معيار ASTM E399 قيمة KIc ويوفر أيضًا إجراءً اختياريًا لتحديد KIsi في ظل ظروف محددة.
تُعدّ مقاومة الكسر مقياسًا لقدرة المادة على مقاومة انتشار الشقوق، وهي تختلف عن مقاومة الشد. فبينما تصف مقاومة الشد مقدار الإجهاد الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل حدوث كسر الشد، تأخذ مقاومة الكسر في الاعتبار التأثير المشترك لما يلي:
يمكن للمادة ذات المتانة العالية ضد الكسر أن تتحمل الشقوق الكبيرة نسبياً دون حدوث كسر كارثي، مقارنة بالمادة ذات المتانة المنخفضة ضد الكسر.
يرمز الرمز KIc إلى مقاومة الكسر الشدّي المستوي للمادة. تُحدد هذه القيمة مقاومة المادة للكسر في بيئة محايدة عند تعرضها لشق حاد وظروف تقترب من السلوك المرن الخطي الشدّي المستوي. ينص هذا المعيار على أنه بالنسبة للتفسير المقصود لـ KIc، يجب أن تظل المنطقة البلاستيكية عند طرف الشق صغيرة نسبيًا مقارنةً بحجم الشق وسُمك العينة والنسيج الضام المتبقي.
عندما يصل تركيز الإجهاد إلى صلابة الكسر الحرجة للمادة في ظل ظروف الإجهاد المستوي السائدة، يمكن أن يحدث نمو غير مستقر للشقوق.
يتبع الإجراء القياسي ASTM E399 عمومًا هذه الخطوات الأساسية:
يُحدد معيار ASTM E399 متطلبات تكوينات العينات المختلفة. ويتضمن الإصدار الأخير على وجه التحديد ما يلي:
يعتمد تكوين العينة المختار على المادة، وحجم المادة المتاحة، وهندسة المكون، ومتطلبات المختبر.
من أهم جوانب معيار ASTM E399 إحداث شق حاد بما يكفي قبل اختبار الكسر النهائي. لا يُحاكي الشق المُصنّع بالضرورة حدة الشق الطبيعي وتركيز الإجهاد فيه. لذا، تُعرَّض العينة لحمل دوري مُتحكَّم به لتوسيع الشق وإحداث شق ما قبل الإجهاد. يوفر هذا حالة طرف شق أكثر واقعية لاختبارات ميكانيكا الكسر.
تُعتبر العديد من القياسات بالغة الأهمية في معيار ASTM E399:
يُعدّ معيار ASTM E399 مهمًا لأنّ مقاومة الكسر خاصية هندسية بالغة الأهمية للهياكل التي تحتوي، أو يُحتمل أن تحتوي، على شقوق وعيوب. يوفر هذا المعيار طريقة مضبوطة وقابلة للتكرار لتقييم هذه الخاصية. تشمل مجالات التطبيق ما يلي:
على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفريقها الكفؤ والمتمرس، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار ASTM E399.
يمكنك أن تطلب منا ملء النموذج الخاص بنا للحصول على موعد ، أو للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً أو لطلب تقييم.
