15. Únavové krivky (Wöhlerova krivka, Manson-Coffinova krivka)

Wöhlerova krivka

Pri posudzovaní únavových vlastností materiálov, súčastí alebo konštrukcií sa používa WK. Udáva závislosť amplitúdy napätia σa na počte cyklov do lomu N. Hodnoty pre jej zostrojenie sa získavajú pri únavových skúškach pri tzv. mäkkom zaťažovaní.

Únavové skúšky pri mäkkom zaťažovaní

  • sú historicky najstaršie
  • vykonávajú sa na hydraulických pulzátoroch s riadenou silou
  • výsledky skúšok sa znázorňujú v tvare σa-N

WK môžu byť konštruované pre rôzne stredné napätia σm, ktoré ovplyvňujú jej tvar.

Zvyčajne sa WK zisťujú experimentálne pri:

  • a) striedavom symetrickom cykle (σm=0)
  • b) pri miznúcom cykle ( σm≠0, σma)

WK pri striedavom symetrickom cykle

Wohlerova krivka pri striedavom symetrickom cykle

WK pri miznúcom cykle

Wohlerova krivka pri miznúcom cykle

Wöhlerove krivky sa zvyčajne členia na tieto oblasti:

1) Oblasť kvázistatického lomu

  • táto oblasť sa vyskytuje pri striedavých symetrických cykloch
  • v tejto oblasti zaťažovania dôjde k lomu po niekoľkých desiatkach cyklov
  • lom, ktorý v tejto oblasti vznikne, nemá charakter únavového lomu. Vedná disciplína, ktorá sa zaoberá únavovými lomami sa nazýva Fraktografia. Typický únavový lom má tieto charakteristické oblasti – oblasť zárodku únavovej trhliny a oblasť vlastného šírenia únavovej trhliny.

2) Oblasť dynamického lomu

  • je typická pre asymetrické zaťažovanie s kladnou strednou hodnotou napätia σm
  • dynamické tečenie je vlastnosť materiálu prejavujúca sa progresívnym rastom celkovej deformácie.
  • dynamické tečenie prebieha len pri zaťažovaní telies konštantnou amplitúdou napätia σa (nie pri konštantných amplitúdach deformácie εa

3) Oblasť nízkocyklovej únavy

  • je charakteristická napätiami vyššími ako medza klzu Re

4) Oblasť vysokocyklovej únavy

  • je charakteristická napätiami nižšími ako medza klzu Re

Wöhlerove krivky je možné matematicky popísať pomocou niekoľkých modelov:

a) Lineárny popis šikmej vetvy WK – najjednoduhší model, použiteľný od Re po σc (vo vysokocyklovej únave)

Wohlerova krivka lineárny popis šikmej vetvy

σNm . NN = σcm . Nc = konšt.

  • σc – medza únavy (amplitúda napätia na medzi únavy)
  • Nc – počet cyklov na medzi únavy
  • σN – ľubovoľná amplitúda napätia
  • NN – počet cyklov do porušenia pri amplitúde napätia σN
  • m – sklon WK

b) popis šikmej vetvy WK mocninovou závislosťou podľa BASQUINa – použiteľný od Re po σc (vo vysokocyklovej únave)

σa = σf´ . (N)b

  • σf´ – súčiniteľ únavovej pevnosti
  • b – súčiniteľ únavovej životnosti

– obidva súčinitele charakterizujú odpor materiálu proti únavovému poškodeniu

únavová pevnosť – aké veľké napätie súčasť vydrží
únavová životnosť – aký počet zaťažovacích cyklov súčasť vydrží

Manson – Coffinova Krivka

M-C K udáva závislosť amplitúdy deformácie εa od počtu cyklov so lomu N. Hodnoty pre jej zostrojenie sa získavajú pri únavových skúškach pri tzv. tvrdom zaťažovaní.

Únavové skúšky pri tvrdom zaťažovaní

  • vykonávajú sa na skúšobných zariadeniach, ktoré umožňujú riadiť plastickú (trvalú) alebo celkovú deformáciu skúšobných vzoriek
  • výsledky skúšok sa znázorňujú v tvare εap-N alebo εac-N

M-C K ako závislosť εap-N

Závislosť medzi amplitúdami plastickej deformácie εap a počtom cyklov do lomu N možno vyjadriť v tvare:

εap = εf´ . (N)c

  • εf´ – súčiniteľ únavovej ťažnosti
  • c – súčiniteľ únavovej životnosti

Manson-Coffinova krivka ako závislosť Eap-N

M-C K ako závislosť εac-N

Z experimentálnych dôvodov je často vhodnejšie aplikovať pri únavovom zaťažovaní amplitúdu celkovej deformácie εac, ktorá sa skladá z elastickej (pružnej) zložky εae a z plastickej (trvalej) zložky εap.

Závislosť medzi amplitúdou celkovej deformácie εac a počtom cyklov do lomu N podľa Mansona:

εac = εae + εap = σa/E + εap = (σf´/E) . (N)b + εf´ (N)c

kde E je Yougov modul pružnosti v ťahu (MPa)

Manson-Coffinova krivka ako závislosť Eac-N

Pri malých počtoch cyklov prevláda plastická zložka εap. Prio veľkých počtoch cyklov sa presadzuje elastická zložka εae. Rovnaký rozsah elastickej a plastickej zložky odpovedá tranzitnému počtu cyklov Nt.

Bigoš:
Pri nízkocyklovej únave je vyjadrená závislosť εap v závislosti od N. Vo vysokocyklovej únave je vyjadrená závislosť εae v závislosti od N. Celková deformácia εac v závislosti od počtu cyklov N:
εac = εae + εap



Nechaj komentár

  • [ Vyhľadaj ]

      




  • [ Zaujímavé linky ]

    • 1. Strojárska technológia náuka o procesoch, ktorými sa za pomoci mechanickej alebo tepelnej energie menia konštrukčné materiály na strojnícke výrobky – zlievarenstvo, obrábanie, tvárnenie, tepelné spracovanie povrchov, povrchové úpravy povlakovaním, montáž…
    • 2. Projektovanie výrobných systémov rojektovanie – realizácia – prevádzka výrobných systémov, projektová činnosť, analýza – štruktúra – rozvoj výroby
    • Slovenský ústav technickej normalizácie Slovenský ústav technickej normalizácie

  • Error. Page cannot be displayed. Please contact your service provider for more details. (28)




    Share your story & Inspire Others. $9.99 .org from GoDaddy.com!