Zhodnocení možnosti determinace lomové houževnatosti skloviny s využitím nanoindentace a metody založené na disipaci energie

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21110%2F18%3A00323542" target="_blank" >RIV/68407700:21110/18:00323542 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Zhodnocení možnosti determinace lomové houževnatosti skloviny s využitím nanoindentace a metody založené na disipaci energie

Popis výsledku v původním jazyce

Sklovina, jakožto nejtvrdší tkáň v lidském těle, je rovněž materiál velmi křehký. Veličinou vyjadřující míru odolnosti materiálu proti křehkému lomu je lomová houževnatost, resp. kritický faktor intenzity napětí Kc. V minulosti byl pro determinaci lomové houževnatosti skloviny využíván výhradně Vickersův indentační test lomové houževnatosti (VIF), neboť běžné metody není možné z důvodu malého množství materiálu vzorku uplatnit. Metoda založená na disipaci energie oproti VIF umožňuje determinaci lomové houževnatosti na základě elementárních vzorců LELM. Základními veličiny, které je zapotřebí před vlastní determinací Kc určit, jsou energie uvolněná (disipovaná) při vzniku a šíření trhliny a velikost této trhliny. Ačkoliv energie trhliny (Ufrac) může být poměrně snadno určena z indentační křivky, velikost trhliny (Afrac) je kritickým bodem při užití metody založené na disipaci energie. Důvodem je skutečnost, že trhliny zpravidla nejsou pouze na povrchu vzorku (delaminace), ale propagují se od vrcholu indentačního vpichu a mohou nabývat různých tvarů (Palmqvist, half-penny). Bez podrobného snímku oblasti okolo indentačního vpichu z nano CT není tedy možné určit celkovou plochu trhliny. Cílem této studie je výpočet lomové houževnatosti metodou založenou na disipaci energie s využitím nanoindentace a zhodnocení spolehlivosti této metody. Ačkoliv metoda může odstranit některé nežádoucí aspekty VIF, ukázalo se, že skýtá řadu dalších nejistot, které mohou ovlivnit konečné výsledky. Proto je součástí studie rovněž návrh opatření pro zpřesnění dosažených výsledků a návrh nové metody spojující VIF a metodu založenou na disipaci energie.

Název v anglickém jazyce

Evaluation of viability of enamel fracture toughness determination using nanoindentation and a method based on dissipation of energy

Popis výsledku anglicky

Enamel is the hardest tissue in a human body but also a very brittle material. The parameter which represents resistance against brittle fracture is fracture toughness, or critical stress intensity factor Kc. Vickers indentation fracture toughness test (VIF) was used for determination of fracture toughness of enamel in the past. Other methods could not be performed for the reason of small volume of sample material. A method based on dissipation of energy compared to VIF provides determination of fracture toughness using fundamental formulas of LEFM. The main parameters, which are necessary to specify before the determination of Kc itself, are energy dissipated during fracture initiation and growth and area of this fracture. Although the fracture energy (Ufrac) can easily be evaluated from the indentation curve, the fracture area (Afrac) is a critical point during application of the method based on dissipation of energy. The reason is that fractures are not usually only on sample surface (delamination) but they grow from an indentation tip and can take different shapes (Palmqvist, half-penny). It is not possible to determinate fracture area without a detailed picture of the area around indentation tip performed on nano CT. The aim of this study is determination of fracture toughness by the method based on dissipation of energy using nanoindentation and evaluation of reliability of the method. Although the method can eliminate some undesirable aspects of VIF, it turned out that other uncertainties occur and can influence overall results of the test. Therefore, the suggestions to provide more accurate results and the presentation of a new method, connecting VIF and the method based on dissipation of energy, is also a part of the study.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

30404 - Biomaterials (as related to medical implants, devices, sensors)

Projekt

—

Návaznosti

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2018

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů