Metodologia testelor la oboseală - studopediya

Sub influența tensiunilor ciclice în metale și aliaje sunt generate și de a dezvolta treptat o fisură, provocând în cele din urmă distrugerea completă a unei părți sau a eșantionului. Această distrugere este deosebit de periculos, deoarece poate curge sub influența stresului, rezistență maximă mult mai mici și limita de curgere. Se estimează că mai mult de 80% din toate cazurile de eșec operațional apare ca rezultat al încărcării ciclice.

Procesul de acumulare treptată de deteriorare a materialului sub încărcare ciclică, având ca rezultat o schimbare a proprietăților sale, fisuri și fracturi. numita oboseală. iar proprietatea de a rezista la oboseală - rezistență la oboseală.

Oboseala fisura incepe de obicei în straturile de suprafață și apoi dezvoltate în eșantion sau partea care formează o incizie acută. Propagarea fisurilor la oboseală este de obicei lung. Acesta durează atât timp cât secțiunea transversală nu ar fi atât de mică încât tensiunile care acționează în ea depășește distructive. Apoi, va exista o distrugere rapidă a de obicei fragile, din cauza tăiat ascuțite.

Problema testelor oboseala - pentru a cuantifica capacitatea unui material de a funcționa sub încărcare ciclică fără eșec.

Metodele de testare moderne de oboseală a variat. Acestea diferă caracterul de stres schimbare cu timpul, circuitul de sarcină (îndoire, tensiune - compresiune, torsiune), prezența sau absența raisers de stres. Cerințe de bază și metode de încercare la oboseală sunt cuprinse în ISO 25502 - 79.

În timpul oricare dintre oboseala epruvetă sunt schimbări ciclice de tensiune continuă în timp și este adesea semnul. Exemple tipice de tensiuni ciclice utile prezentate în Fig. 2.89. ciclu de stres - un set de variabile tensiuni pentru o perioadă de schimbare. Fiecare ciclu este caracterizat prin mai mulți parametri. Pentru ciclul maxim de stres # 963; max ia cea mai mare valoare algebrică a tensiunii. Ciclul de tensiune minimă - # 963; min - cea mai mică dintre valoarea algebrică a tensiunii.

Ciclul de tensiune medie

Amplitudinea ciclului de stres

Adunare și scădere a tensiunilor maxime și minime de produse în conformitate cu semnul lor. Fig. 2.89 este clar că

Ciclul este caracterizat ca coeficientul de asimetrie

Cele mai frecvente scheme de încărcare teste de oboseala - încovoiere și întindere - compresiune. schema de îndoire pusă în aplicare în mod diferit. Un deosebit de simplu și cel mai des utilizat de specimene de îndoire pure în timpul schemei de rotație (vezi. Fig. 2.90). Sarcina este atașat la două puncte, care oferă un moment de încovoiere constantă pe toată lungimea de lucru a eșantionului.

Pentru testele de sub tensiune ciclică - compresiune este mașini gidropulsatsionnye cel mai frecvent cu acționare hidraulică și gidropulsatorom.

Schemele unor probe standard utilizate în testele de oboseală sunt prezentate în Fig. 2.91. Partea lor de lucru are o secțiune transversală circulară sau dreptunghiulară. Utilizați netedă (fără tăieturi) și probe cu concentratoare de stres.

Testele la oboseală sunt împărțite în două grupe majore: vysokotsiklovye și ciclu redus. În primul rând caracterizat printr-o frecvență mare de încărcare (10 1 - 10 3Hz), în al doilea rând - o frecvență joasă care să nu depășească 10 Hz.

Vysokotsiklovogo principal rezultat principal al testului la oboseală a unui eșantion este numărul de cicluri la eșec (durata ciclului) la caracteristicile ciclului predeterminate. Conform rezultatelor testelor de diferite caracteristici de rezistență la oboseală poate fi determinată printr-o serie de probe. Cel mai important dintre ele este limita de oboseala # 963; R - cea mai mare valoare a ciclului tensiune maximă la care acțiunea nu se produce eșec la oboseală a eșantionului după o predeterminată sau un număr arbitrar de mare de cicluri.

Pentru a evalua limita de oboseală, este necesară testarea o serie de probe nu este de obicei mai mic de 15. Fiecare probă a fost testată la o anumită valoare a ciclului maxim de tensiune. În acest ciclu pentru toate probele din aceeași serie ar trebui să fie similare, și anume au aceeași formă și raportul dintre diferitele caracteristici ale ciclului.

Conform rezultatelor testării probelor individuale de a construi o curbă de oboseală în coordonatele ciclului maxim de tensiune # 963; max - N viață ciclică (Figura 2.92.). Tensiunea maximă pentru primul eșantion este de obicei setat la # 8532; # 963; c. Tensiunea limită inferioară utilizată este 0.3-0.5 # 963; c. Din cauza dispersiei relativ mare de puncte de date pentru a construi aceste curbe metoda recomandată celor mai mici pătrate. Cele mai multe curbe oboseala evidente în coordonate logaritmice (vezi. Fig. 2.92, b).

Figura 2.92 - Curbele de oboseală în coordonate diferite

Deoarece reducerea tensiunii maxime de durabilitate ciclică a materialelor crește. În același oțel timp și unele aliaje neferoase sunt predispuse la îmbătrânire tulpina dinamică, curba de oboseala se apropie asimptotic de o linie dreaptă paralelă cu axa x (vezi fig. 2.92, a., Curba 1). Ordonatei care corespunde unei valori constante # 963; max. și există o oboseală limită de materiale # 963; R - tensiunea maximă care nu provoacă distrugerea oricărui număr N de cicluri (numite uneori limita de anduranță fizică). Cel mai simplu este definit # 963; R, folosind o scală logaritmică (a se vedea figura 2.92, b.). Este convenabil pentru a evalua # 963; R și curbe în coordonate # 963; max - 1 / N (A se vedea figura 2.92 in.). Aici, limita oboseala este determinată prin extrapolarea curbei până la intersecția cu ordonata, unde 1 / N = 0. Această metodă este deosebit de utilă pentru o evaluare aproximativă # 963; R privind rezultatele testelor unui număr mic de probe.

Multe metale neferoase și aliaje nu au o porțiune orizontală pentru curbele de oboseală (vezi fig. 2.93, a. B. Curbele 2). În acest caz, o limită de oboseală limitată determinată - tensiunea maximă # 963; max. care materialul poate rezista fără a se rupe într-un număr de cicluri. Acesta este numărul de cicluri se numește baza testului, de obicei 10 8 cicluri (când curba oboseală are o secțiune orizontală, încercările continue să nu mai mult de 10 7 cicluri).

Curbele de oboseala construite folosind bucla cu R = - 1 pentru mai multe materiale metalice sunt descrise bine de ecuația Weibull:

unde # 963; -1 - limită de oboseală; N - longevitate; a. B. # 945; - coeficienți.

Pentru testul la oboseală se caracterizează prin dispersie semnificativă în datele experimentale, de aceea este deosebit de important este prelucrarea lor corectă statistică, reglementată de GOST. Cu un număr limitat de probe de anduranță limită se determină la 50% probabilitate. Pentru a face acest lucru, vom construi o curbă de oboseală, este necesar ca la tensiuni egale cu 0.95-1.05 # 963; R. pentru a testa mai multe (cel puțin trei) probe, din care jumătate trebuie să rămână intacte după atingerea unei încercări de bază predeterminate.

După cum sa menționat mai sus, rezultatele testelor la oboseală pentru fiecare probă determinat ciclu durabilitate N - numărul de cicluri pe care materialul poate rezista înainte de a se rupe la o anumită tensiune. Ciclica durabilitate - al doilea cel mai important după ce # 963; rezistență R caracteristică vysokotsiklovoy la oboseală a materialelor metalice.

ciclic (sau oboseala) durata de funcționare Oboseala și poate fi determinată, precum și rezultatele testelor privind oboseala ciclului scăzut (LCF). Cu toate acestea, ele fac aceste caracteristici nu sunt esențiale. Testele LCF efectuate folosind tensiune relativ mare și cicluri de joasă tensiune de frecvență simulate condițiile structuri astfel de aeronave care sunt expuse relativ rare, dar semnificative în magnitudinea încărcărilor ciclice. Baza de la testele de oboseala ciclu de scăzut nu a depășit 5 × 10 4 cicluri. Astfel, oboseala oligociclică se referă la ramura stângă a curbelor de oboseală (vezi fig. 2.92, a. B) înainte de intrarea lor în orizontală sau apariția inflexiunea.

Limita dintre oboseala ciclu de joasă și înaltă este zona de tranziție de la elastic plastic la deformare elastică sub încărcare ciclică. Baza menționată mai sus (5 x 10 4 cicluri) este o astfel de delimitare convențională ce caracterizează numărul mediu de cicluri pentru această tranziție zone din oțeluri ductile și aliaje neferoase. Pentru zona de aliaje de tranziție superplastic schimburi către un număr mai mare de cicluri, iar pentru fragile - față mai mici.

Testarea ciclului de scăzut este cel mai adesea efectuată sub tensiunea sistemului de - compresie. Astfel, în conformitate cu GOST 25502 - 79 este necesară pentru a asigura o măsurare continuă și înregistrare a activității de deformare a probei. Spre deosebire de testele de oboseală ale ciclului în care probele practic cilindrice sunt utilizate în testele cu ciclu redus prefera eșantioane cu o secțiune transversală dreptunghiulară, în special o placă cu un concentrator de stres.

Un rezultat important al testelor pe LCF primar este viteza de creștere a fisurilor la oboseală sub dl / dN (SRTU). Este convenabil să se determine mostre de mare lățime B = 200 ÷ 500 și o lungime L = 3B și lungime decalaj inițial 2l0 = 0,3 - 4 mm, iar 2l / B ≈0,3, unde l = l0 + # 916; l. și # 916; l - lungimea crescut anterior fisura oboseala 1.5-2 mm. În acest caz, este ușor să efectueze valorile măsurate l la suprafața probei și dl calcularea / dN cu o precizie suficient de ridicată.

Creșterea de dezvoltare în ultimii ani obține teste LCF, pe baza conceptelor de mecanica ruperii. Aceste teste au primit numele de test în fisura ciclică. Construcția lor de bază este rezultatul diagramelor la rupere prin oboseală - în funcție SRTU kmax de cea mai mare valoare sau de vârf # 916; K ciclu factorul de intensitate a tensiunii (figura 2.93.). În acest caz,

Diagrama de rupere prin oboseală este format din trei secțiuni. În primul rând, ratele de creștere oboseala fisurilor scăzute corespunzătoare (mai puțin de 10 -5 mm / ciclu), caracterizat prin amortizare cu creșterea SRTU kmax sau # 916; K. Amploarea kmax la statia 1 este aproape de valoarea de prag Ks. pentru care acceptă valoarea kmax. la care fisura nu se dezvoltă pentru un anumit număr de cicluri.

porțiunea lineară 2 de eșec la oboseală a diagramei (vezi fig. 2.93) este descrisă de o funcție de putere

în care pentru diferite materiale m = 2 ÷ 10, m „= 2 ÷ 6. În funcție (2,43) sunt implementate în mod tipic SRTU în intervalul de la 10 -5-10 -3 mm / ciclu.

La stația 3, creșterea fisurilor crește rata cu kmax. Ne apropiem de critica de intensitate factor de stres K, sau K - valoarea kmax. în care eșantionul este distrus. Factori critici K sau K este rezistența la rupere ciclică. Pe lângă acestea, graficul de eșec la oboseală este determinat de mai multe caracteristici de rezistență fisuri ciclice. Cel mai important dintre acestea este considerat: C m și coeficienții din ecuația (2.43), factorul de intensitate a tensiunii de prag Ks. De asemenea, valoarea evaluată și kmax # 916; K la o SRTU predeterminată și invers, magnitudinea SRTU de kmax la anumite valori și # 916; K. Intensitatea factorilor de stres K1-2 și K2-3. corespunzătoare începutul și sfârșitul celei de a doua porțiuni de diagrama rupere prin oboseală (vezi. Fig. 2.93, etc.).