Методологията на изпитванията на умора - studopediya

Под влияние на циклични натоварвания в метали и сплави са генерирани и постепенно разработи крак, което води в крайна сметка на пълното унищожаване на част или проба. Това унищожение е особено опасно, защото може да протече под влияние на стрес, много по-ниска максимална якост и дават силата. Смята се, че повече от 80% от всички случаи на оперативна недостатъчност се появява в резултат на повтарящи се натоварвания.

Процесът на постепенното натрупване на повреда в материала при циклично натоварване, в резултат на промяна на неговите свойства, пукнатини и фрактури. наречена умора. а имотът да се противопоставят на умора - умора съпротива.

Умората крак обикновено започва в повърхностните слоеве и след това се развива в пробата или образуващи малък разрез на част. разпространението на умора пукнатина обикновено е дълъг. Тя трае толкова дълго, колкото на напречното сечение не би била толкова малка, че натоварванията, които действат в него надвишават разрушителни. Тогава няма да има бързо разрушаване на обикновено крехка, поради рязкото среза.

Проблемът с тестове умора - да се определи количествено способността на материала да работи при циклично натоварване без отказ.

Съвременните методи за изпитване на умора варират. Те се различават стрес характер промяна с течение на времето, веригата на товара (огъване, опън - натиск, усукване), наличието или отсъствието на пораждащи напрежения. Основни изисквания и методи за тестове умора са обобщени в ISO 25502 - 79.

По време на всяка една от умората образец за изпитване са циклични промени на напрежението непрекъснато с течение на времето и често е знак. Типични примери на полезни циклични натоварвания, показани на фиг. 2.89. стрес цикъл - набор от променливи напрежения за един период на промяната. Всеки цикъл се характеризира с няколко параметъра. За максимален цикъл на стреса # 963; макс вземе най-голямата алгебрични стойност на напрежението. Минимална цикъл напрежение - # 963; мин - най-малкият от алгебричната стойност на напрежението.

Средна цикъл напрежение

Амплитудата на цикъла на стреса

Събиране и изваждане на максималните и минимални напрежения, произведени в съответствие с техния знак. Фиг. 2.89 е ясно, че

Цикълът се характеризира като коефициентът на асиметрия

Най-често срещаните схеми за зареждане тестове умора - огъване и напрежение - компресия. огъване схема осъществява по различен начин. Особено просто и най-често се използва от чисти образец огъване по време на схемата на въртене (вж. Фиг. 2.90). Натоварването е приложен в две точки, което осигурява постоянна огъващ момент върху цялата работна дължина на пробата.

При изпитванията по цикличен напрежение - компресия се използва най-често gidropulsatsionnye машини с хидравлично задвижване и gidropulsatorom.

Схеми на някои стандартни проби, използвани в тестовете за умора са показани на Фиг. 2.91. работното си част има кръгло или правоъгълно напречно сечение. Използвайте гладка (без съкращения) и проби с стрес концентратори.

тестове умора са разделени на две основни групи: vysokotsiklovye и ниско цикъл. Първо характеризира с високо натоварване честота (10 1 - 10 3 Hz), вторият - ниска честота не повече от 10 Hz.

Vysokotsiklovogo основната първичен резултат от изпитване на умора на една проба е броят на циклите на неуспех (жизнен цикъл) при предварително определени характеристики цикъл. Според резултатите от тестове на различни характеристики на устойчивост на умора може да се определи чрез серия от проби. Главен сред тях е границите на умора # 963; R - най-голямата стойност на максималната цикъл напрежение в които действието не настъпва умора недостатъчност на проба след предварително определен или произволно голям брой цикли.

За да се оцени граница на умора, е необходимо изпитване серия от проби обикновено е не по-малко от 15. Всяка проба се изпитва при определена стойност на максималното напрежение цикъл. В този цикъл за всички проби от една и съща серия трябва да е подобен, т.е. имат същата форма и съотношението на различни характеристики цикъл.

Според резултатите от изпитване на отделни проби се конструира крива на умора в координати максимална цикъла на напрежение # 963; макс - цикличен живот N (Фигура 2.92.). Максималното напрежение за първата извадка обикновено се определя на # 8532; # 963 С. Долната граница напрежение използва, е 0,3 - 0,5 # 963 С. Поради относително голямо разсейване на точки от данни за изграждане на тези криви препоръчва метод на най-малките квадрати. Повечето очевидни криви умора в логаритмични координати (вж. Фиг. 2.92, б).

Фигура 2.92 - умора криви в различни координати

Тъй като намаляването на максимално напрежение на цикличен трайност на материали се увеличава. В същото време стомана и някои не-железни сплави са склонни към динамична щам стареене, крива умора асимптотично подходи права линия, успоредна на оста х (виж фиг. 2.92, а., Крива 1). Ордината съответстващ на постоянна стойност # 963; макс. и има ограничение умора на материалите # 963; R - максималното напрежение, което не причинява разрушаване на произволен брой N на цикъла (понякога се нарича физическа издръжливост граница). Най-просто е дефинирано # 963; R използване на логаритмична скала (виж фигура 2.92, Ь.). Той е удобен да се оцени # 963; R и криви в координати # 963; макс - 1 / N (Вижте фигура 2.92 инча). Тук, границата на умора се определя чрез екстраполиране на кривата до неговото пресичане с ординатата, където 1 / N = 0. Този метод е особено полезен за приблизителна оценка # 963; R на резултатите от тестове на малък брой проби.

Много цветни метали и сплави не разполагат с хоризонтален участък за криви умора (виж фиг. 2.93, а. Б. Кривите 2). В този случай се определя лимит на ограничен умора - максималната стреса # 963; макс. който материал може да издържи без да се счупи в продължение на няколко цикъла. Това е броят на циклите се нарича основата на теста, обикновено 10 8 цикъла (когато кривата на умора има хоризонтален участък, тестовете продължават до не повече от 10 7 цикъла).

Умора криви конструирани с помощта на верига с R = - 1 за много метални материали са описани също от уравнение Weibull:

където # 963; -1 - умора граница; N - дълголетие; а. Б. # 945; - коефициенти.

За изпитването на умора се характеризира с значително разпиляване на експерименталните данни, така че това е особено важно, е тяхната вярна статистическа обработка, се регулира от ГОСТ. С ограничен брой проби издръжливост граница се определя при 50% вероятност. За да направите това, ние построи крива на умора, е необходимо при напрежения, равни на 0.95 - 1.05 # 963; R. за тестване на няколко (поне три) проби, половината от които трябва да останат непокътнати при достигане на предварително определени базови тестове.

Както бе споменато по-горе, резултатите от тестовете умора за всяка проба определят трайност цикъл N - брой цикли, че материалът може да издържи преди скъсване на определено напрежение. Циклично трайност - вторият по важност след като на # 963; R съпротивление характеристика vysokotsiklovoy умора на метални материали.

цикличен (или умора) експлоатационен срок Умората и може да се определи, както и резултатите от изпитванията на умора на материала при циклично (LCF). Въпреки това, те правят тези характеристики не са от съществено значение. LCF тестове, проведени с помощта на сравнително високо напрежение и ниско напрежение честота цикли, симулиращи условията на работа структури като въздухоплавателни средства, които са изложени на относително редки, но значими по размер на циклични натоварвания. На базата на тестовете за умора на материала при циклично не надвишава 5 × 10 4 цикъла. По този начин, ниско умора цикъл се отнася до левия клон на кривите на умора (виж фиг. 2.92, а. В) преди влизането им в хоризонтално положение или появата на инфлексия.

Границата между нисък и висок умора цикъл е областта на прехода от еластична пластмаса на еластична деформация при циклично натоварване. Гореспоменатата основа (5 х 10 4 цикъла) е такава конвенционална граница характеризиране на средния брой цикли за тази зона преход от сферографитен стомани и цветни сплави. За свръхпластично сплави преходна зона се измества към по-голям брой цикли, а за крехкото - към по-малък.

тестване с ниска цикъл е най-често се извършва под напрежение схема - компресия. По този начин в съответствие с ГОСТ 25502 - 79 е необходимо да се осигури непрекъснато измерване и записване на работата на деформация на пробата. За разлика от тестове умора цикъл където основно цилиндрични проби се използват в тестове ниско цикъл предпочитат проби с правоъгълно напречно сечение, по-специално плоча със стрес концентратор.

Важен резултат от тестовете на първичния LCF е скоростта на растеж крак при умора дл / Dn (SRTU). Той е удобен за определяне на проби от по-голяма ширина В = 200 ÷ 500 и дължина L = 3B и първоначалната дължина на празнина 2l0 = 0,3 - 4 мм, и 2л / B ≈0,3, където L = l0 + # 916; л. и # 916; L - дължина преди отглеждат умора крак от 1,5 до 2 mm. В този случай е лесно да се извърши измерваните стойности л при повърхността на пробата и изчисляване дл / DN с достатъчно висока точност.

Увеличаването на развитие през последните години се LCF тестове, въз основа на концепцията за механика на разрушението. Тези тестове са получили името на тест в цикличен пукнатината. Основният им конструкция е резултат от фрактура на умора диаграми - в зависимост SRTU кМАХ на най-високата стойност или връх # 916 К цикъл коефициента на интензивност стрес (Фигура 2.93.). В този случай,

Диаграмата на фрактура умора състои от три секции. Първо, подходящи проценти ниски растеж умора крак (по-малко от 10 -5 mm / цикъл), характеризиращ се с затихване с увеличаване SRTU кМАХ или # 916; К. Големината на кМАХ на гара 1 е в близост до граничната стойност Ks. за които приемам стойност кМАХ. при която пукнатината не се развива в продължение на определен брой цикли.

Линейната част 2 на умора недостатъчност на диаграмата (виж фиг. 2.93) е описан от функция мощност

където за различни материали, т = 2 ÷ 10, М '= 2 ÷ 6. В зависимост (2.43) обикновено се прилагат SRTU в диапазона от 10 до 10 -5 -3 mm / цикъл.

На гарата 3, увеличава растежа пукнатина лихвен процент с кМАХ. Наближава критичната интензивност стрес фактор K, или K - стойността кМАХ. в която пробата е унищожен. Критични фактори К или К е цикличен фрактура издръжливост. Освен тях, на графиката на умора на материала се определя няколко циклични характеристики съпротива пукнатина. Най-важните от тях се счита: С т и коефициентите в Уравнение (2.43), праг стрес интензитет фактор Ks. Също оценена стойност кМАХ и # 916 К при предварително определена SRTU и обратно, SRTU величина на кМАХ при определени стойности, и # 916; К. интензивност стресови фактори K1-2 и K2-3. съответстващ на началото и края на втората част на фрактура умора схема (вж. фиг. 2.93, и т.н.).