عندما تتعرض نقطة من المكون لضغط اضطراب كبير بما فيه الكفاية ، يتم تكوين صدع بعد عدد كاف من الدورات ، وتسمى هذه الظاهرة التعب. كسر التعب هو السبب الرئيسي لفشل الهياكل والمكونات الهندسية. في التطبيق الحالي والبحث ، هناك أربعة أنواع رئيسية من طرق اختبار التعب:
1. الضغط الاسمي وطريقة الضغط.
2. طريقة الضغط والتوتر المحلية.
3. طريقة الطاقة.
4. طريقة ميكانيكا الكسر.
تقدم هذه المقالة بإيجاز الأنواع الأربعة من الأساليب وتطبيقاتها.

1. طريقة الضغط الاسمي

طريقة الإجهاد الاسمي هي طريقة لتطبيق اختبار إجهاد مقنن على مكون قياسي ، ويتم تصنيفها إلى إجهاد الإجهاد وإجهاد الإجهاد وفقًا للعلاقة بين أقصى إجهاد دوري وإجهاد الخضوع.
أولاً ، يتم إدخال إجهاد الإجهاد ، والذي يتم تعريفه على أنه إجهاد الإجهاد إذا كان الحد الأقصى من الإجهاد الدوري Smax أقل من إجهاد الخضوع Sy. بسبب اختبار إجهاد الإجهاد ، فإن عمر المادة أكثر من 104 مرة ، لذلك يسمى إجهاد الإجهاد أيضًا إجهاد الدورة العالية. وفقًا لنظرية إجهاد الإجهاد ، يتم توزيع الضغط S للمواد المعدنية وعدد N من دورات الفشل بشكل غير خطي. وظائف الطاقة المتاحة: خذ اللوغاريتم: أو استخدم الأسي: خذ اللوغاريتم لتمثيله ، وتسمى هذه الطريقة طريقة SN. تم تحليل النتائج باستخدام منحنى SN ، أو منحنى p (معدل البقاء) -SN في الاختبار الفعلي.
يستخدم إجهاد الإجهاد بشكل عام لمنحنى مواد التعب SN. كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2 ، يتم اختبار حد الإجهاد لسبائك المغنسيوم AZ31B (نسبة الضغط 0.1 وعمر التعب 107 مقابل حمل التعب) بطريقة الرفع. حد التعب لعينة سبائك المغنيسيوم AZ31B في الشكل هو 97.29 ميجا باسكال.
الشكل 1. AZ31B اختبار التعب سبائك المغنيسيوم

الشكل 2. AZ31B منحنى اختبار سبائك المغنيسيوم SN

يتم تطبيق إجهاد الإجهاد لاختبار الحمل العالي ، مكونات الحياة ذات التصميم المنخفض. التعريف هو: إذا كان الحد الأقصى من الإجهاد الدوري Smax أكبر من إجهاد الخضوع Sy ، فهو إجهاد الإجهاد. يستخدم اختبار إجهاد الإجهاد لدراسة المكون عند الحمل العالي والتردد المنخفض. على سبيل المثال ، خلال عمر خدمة وعاء الضغط ، يكون العدد الإجمالي للدورات في ترتيب 104. لذلك ، يتم استخدام الضغط كوصف لمعلمة أداء التعب. يعرف إجهاد الإجهاد أيضًا بإجهاد منخفض الدورة.
استنادًا إلى بحث إجهاد الإجهاد ، قدم العلماء النظرية التالية ، علاقة الإجهاد-الإجهاد (Remberg-Osgood elastoplastic الإجهاد- الإجهاد) بالمواد:

في الصيغة ، السعة المرنة εe ، εp هي سعة السلالة البلاستيكية.
في اختبار الإجهاد المتماثل السعة الثابتة ، بسبب التشوه البلاستيكي للمادة ، لا يمكن تقليل الضغط عن طريق المسار الأصلي عندما يتم تقليل الإجهاد ، ويكون منحنى الإجهاد والانفعال حلقيًا. يسمى هذا المنحنى حلقة التخلفية. كلما زاد عدد الدورات ، سيزداد أو ينخفض نفس ضغط السلالة. تسمى استجابة هذا الضغط المطابق للتغيير بالتصلب الدوري أو التليين الدوري. الدورة كافية لعدة دورات ، وستشكل بعض المواد حلقة تباطؤ مستقرة.
في إجهاد الإجهاد ، يتم استخدام منحنى الإجهاد والانفعال لوصف ميل التصلب الدوري أو ميل التليين الدوري للمادة. بالنسبة للمواد ذات منحنى حلقة التباطؤ المتناظر ، يطلق عليها مادة Massing.
يوضح الشكل أدناه منحنى σ-ε لسبائك المغنيسيوم ZK60 محمل في اتجاه الدوران والاتجاه العرضي. في الاتجاه الجانبي ، تكون ظاهرة التصلب الدوري واضحة.
الشكل 3. حمولة سبائك المغنيسيوم ZK60A على طول منحنى σ-roll المتداول

الشكل 4. حمولة سبائك المغنيسيوم ZK60A على طول المنحنى العرضي σ-ε

2. طريقة الضغط والتوتر المحلية

بالنسبة للعينات المحززة والمكونات المركزة على الإجهاد ، يتم استخدام تحليل إجهاد الإجهاد المحلي. يظهر البحث الحالي أن العمر التعب للأعضاء هو الحد الأقصى للضغط والإجهاد المحلي ، ويتم اقتراح مفهوم عامل تركيز الضغط. وهي مناسبة لحساب عمر تكوين التشققات المادية والتنبؤ بعمر التعب المتبقي للمكونات.
النظرية التي اقترحتها طريقة الضغط المحلي لها صيغة Neuber (صيغة تركيز الإجهاد)
نظرية مينر (نظرية الأضرار التراكمية للإرهاق): إن حياة التعب للعضو تحت الضغط المستمر S هي N ، فإن الضرر من خلال الدورات n هو:

إذا تعرض لدورات ني تحت ضغط k المستمر Si ، يمكن تعريف الضرر الكلي على النحو التالي:

معايير الضرر هي:

يظهر تطبيق طريقة الضغط المحلية في الشكل 5 والشكل 6.
الشكل 5 الشكل 5. التنبؤ بالتعب من العينات المحززة
الشكل 6. التنبؤ العمر الافتراضي للتعب كرين (الإجهاد رافعة وخريطة توزيع نقطة اختبار الضغط)

يتم حساب عمر الإجهاد عند تركيز الإجهاد وفقًا للصيغة التالية:

حيث: سادس - ما يعادل الإجهاد السلس عينة التعب التعب
الشكل 6 الشكل 6 طريقة حساب العمر التعب للرافعة هي إدخال خريطة التاريخ الزمني لنقاط الاختبار المختلفة وإدخال معادلة عمر التعب لكل نقطة ، وحساب عمر التعب المتبقي لكل نقطة. الحد الأدنى لنقطة الحياة الافتراضية هو العمر المتبقي للتعب للجهاز. بالنسبة للرافعات ، اقترح العلماء أن قيمة الضرر التراكمي D من الفولاذ العادي تصل إلى 0.68.

3. طريقة الطاقة

يعد التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء طريقة للتنبؤ بأداء التعب بناءً على قانون ثابت للطاقة لعملية إرهاق المواد. تعتمد طريقة التصوير الحراري للتعب على الطاقة الديناميكية الحرارية U ، والطاقة الحركية K وأشكال أخرى من تبديد الطاقة في عملية التعب. يجب أن يكون مجموع تغيرات الطاقة E والتغيير الحراري Q الذي يمتصه أو يبدده الجسم العمل W الذي يعمل على الكائن. نفس الشيء.
يتميز التصوير الحراري بالإرهاق بمزايا غير مدمرة ، في الوقت الحقيقي ، وعدم الاتصال. في الوقت نفسه ، نظرًا للعلاقة غير الخطية بين تبديد الطاقة وحمل التعب ، وخطأ تبديد درجة الحرارة باستخدام تبديد الحرارة ، فإنه لا يزال غير مناسب للقياس الصناعي.
وقد اقترح البحث الحالي نظرية النموذج التنبئي التالية ، طريقة Luong ، mTmax وحياة التعب Nf هي كما يلي:

حيث: C1 و C2 ثوابت.
لذلك ، يمكن توقع حد الإرهاق باستخدام طريقة السلكين. بناءً على تبديد الحرارة ، اقترح العلماء النماذج التالية:

منحدر ارتفاع درجة الحرارة R
فيما يلي دراسة لطريقة التصوير الحراري التعب من قبل فريق المعلم تشانغ هونغشيا من جامعة تاييوان للتكنولوجيا. تم توقع عمر الإرهاق لسبائك AZ31B Mg بسرعة من خلال التصوير الحراري. من الضروري فقط اختبار ارتفاع درجة الحرارة في المرحلة الأولى من العينة للتنبؤ بحدود الإجهاد للمادة وفقًا لطريقة الخطين. الشكل 7 ، الشكل 8 ، الشكل 9 ، على التوالي.
الشكل 7. درجة الحرارة السطحية لعينة سبائك المغنيسيوم AZ31B مع أوقات دورة مختلفة في اختبار التعب

الشكل 8. AZ31B منحنى عينة عملية درجة حرارة سطح التعب

الرقم 9. الشكل اختلاف درجة الحرارة مع حمل التعب

4. طريقة ميكانيكا الكسر

ميكانيكا الكسر المرن الخطي هو الأساس النظري لدراسة نمو تشقق التعب. يمكن أيضًا وصف انتشار تشققات الكلال من خلال عامل شدة الإجهاد K.
تحت عبء الإرهاق ، فإن معدل التغيير a لطول الكراك a مع عدد الدورات N ، da / dN ، هو معدل نمو الكراك التعبوي ، مما يعكس سرعة انتشار الكراك. بالنسبة لطول الكراك المعطى a ، يزداد da / dN مع زيادة اتساع الضغط الدوري ∆σ (أكبر ∆σ ، أكبر ∆K). بناءً على هذه الظاهرة ، درس العلماء دا / دي إن - ك (انتشار الكراك). منحنى زيادة شدة معدل الضغط ، يمكن تقسيم المنحنى إلى ثلاث مناطق: معدل منخفض ، معدل متوسط ، منطقة معدل مرتفع. تنص صيغة باريس على أن هناك علاقة خطية بين التمديد المستقر للمعدل المتوسط:
صيغة تجريبية لشكل طرف الكراك:

يمكن توحيد تشكيل الكراك والتوسع في إطار ميكانيكا الضرر.
فيما يلي دراسة لمعدل نمو التشقق لسبائك المغنيسيوم AZ31B وتقييم معدل التمدد المستقر لـ AZ31B.
الشكل 10. الرسم التخطيطي لآلية المنافسة طرف الكراك الكراك

الشكل 11. الرسم التخطيطي لثلاث مناطق مختلفة من مجال الإجهاد والانفعال في طرف الكراك

الشكل 12. الرسم التخطيطي لمنحنى A لآلية المنافسة طرف الكراك

الشكل 13. الرسم التخطيطي لمنحنى da / dN-ΔK لآلية المنافسة طرف الكراك التعب

الجزء AB (منطقة معدل متوسط): دا / دي إن = 4.57 × 10-7 (ΔK) 3.25 (7.2 < ΔK≤13.5 ميجا باسكال • m1 / 2)
مقطع BC (منطقة ذات معدل مرتفع): da / dN = 3.16 × 10-10 (ΔK) 6.21 (13.5 Δ ΔK≤22.1 ميجا باسكال • m1 / 2)
استنتاج:
الأنواع الأربعة للطرق مختلفة في التطبيق. طريقة الضغط الاسمي وطريقة الضغط المحلي مناسبة لاختبار أداء المواد والمكونات في المجال الصناعي. يمكن أن تتنبأ طريقة الطاقة بعمر الإرهاق للمادة ، وتوحد طريقة ميكانيكا الكسر بنجاح تكوين الكسر والتوسع.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

arالعربية