{"id":20230,"date":"2020-12-29T03:17:07","date_gmt":"2020-12-29T03:17:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=20230"},"modified":"2020-12-29T03:21:43","modified_gmt":"2020-12-29T03:21:43","slug":"how-the-concept-of-fatigue-was-created-and-some-thing-have-to-know-about-it","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wie-das-konzept-der-ermudung-entstanden-und-etwas-daruber-wissen-muss\/","title":{"rendered":"Wie das Konzept der Erm\u00fcdung entstand und was man dar\u00fcber wissen muss"},"content":{"rendered":"
\n

Das Konzept der Erm\u00fcdungsgrenzkurve (HL) wurde erstmals bei der L\u00f6sung der Erm\u00fcdungsgrenzkurve der Hinterachse vorgeschlagen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Am 10. Januar 1954 l\u00f6ste sich ein Komet von BOAC 7800 Meter \u00fcber Elba, Italien, auf.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

On April 8, another “comet” of BOAC crashed into the bay of Naples, Italy, killing 21 people on board. So far, all comets have been grounded.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der h\u00e4ufige Fall von Kometen schockierte die Welt. \u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Damals befahl uns der britische Premierminister Winston Churchill, unbedingt die Unfallursache zu ermitteln.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Zu diesem Zweck entsandte die britische Marine eine Flotte, um das Wrack des Flugzeugs in der N\u00e4he der Insel Elba hunderte Meter tief aus dem Meeresgrund zu bergen, und schickte es zur Untersuchung an das Royal Aircraft Research Institute.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Untersuchung ergab, dass die Lunge der Flugzeugabsturzopfer durch Gasausdehnung Risse aufwies, was darauf hinweist, dass der pl\u00f6tzliche Luftdruckabfall in der Kabine vor dem Absturz zu einer schnellen Ausdehnung des Gases in der Lunge f\u00fchrte, was zum Bruch f\u00fchrte der Lunge. Die Untersuchung des Wracks des Flugzeugs zeigte, dass in einigen Bullaugen Risse auftraten, was mit den Ergebnissen der Autopsie \u00fcbereinstimmte.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Gleichzeitig f\u00fchrte die Firma de Havilan eine strenge Inspektion der in Produktion befindlichen und am Boden befindlichen Flugzeuge durch. Der Test dauerte mehr als 9000 Stunden, und es traten Risse auf der Flugzeughaut auf, genau wie die Risse auf dem Wrack des abgest\u00fcrzten Flugzeugs.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

According to the research and analysis of the technicians, the accident was caused by the “fatigue” of the metal materials used to make the aircraft body structure.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Unter der Einwirkung von Wechseldruck bilden sich nach einiger Zeit Mikrorisse in dem lokalen Hochspannungsbereich, und dann dehnen sich die Mikrorisse allm\u00e4hlich bis zum Bruch aus.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Erm\u00fcdungsversagen hat die Eigenschaften, dass es zeitlich pl\u00f6tzlich, \u00f6rtlich begrenzt und empfindlich gegen\u00fcber Umgebung und Defekten ist, sodass es nicht einfach ist, es rechtzeitig zu finden.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Under the impact of repeated pressurization and decompression, the skin at the square porthole of comet aircraft deforms and cracks, which eventually leads to metal fatigue fracture. As the first kind of jetliner in the world, “comet” flies faster than other jetliners, and naturally bears more pressure, which makes it easier to cause metal fatigue.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Thus, through the investigation of the comet accident, a new subject – “fatigue mechanics” was born<\/strong>.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Heute kennen und verstehen wir: Erm\u00fcdungskurve und grundlegende erm\u00fcdungsmechanische Eigenschaften.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Erm\u00fcdungskurve und symmetrische Zykluserm\u00fcdungskurve<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

(1) Erm\u00fcdungskurve und Erm\u00fcdungsgrenze<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Erm\u00fcdungskurve: Dies ist die Beziehungskurve zwischen Erm\u00fcdungsspannung und Erm\u00fcdungslebensdauer, dh SN-Kurve, die die Grundlage f\u00fcr die Bestimmung der Erm\u00fcdungsgrenze und die Festlegung des Erm\u00fcdungsspannungskriteriums bildet.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

For metal materials with strain aging, such as carbon steel and ductile iron, when the cyclic stress level drops to a certain critical value, the low stress section becomes a horizontal section, which indicates that the specimen can undergo infinite stress cycles without fatigue fracture. Therefore, the corresponding stress is called fatigue limit, which is denoted as \u03c3 – 1 (symmetric cycle, r = – 1).<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wenn ein solches Material nach 107 Belastungszyklen nicht bricht, kann davon ausgegangen werden, dass es auch bei unendlichen Belastungszyklen nicht bricht, daher werden oft 107 Zyklen als Grundlage f\u00fcr die Bestimmung der Dauerfestigkeit verwendet.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Eine andere Art von Metallmaterialien, wie Aluminiumlegierungen und rostfreier Stahl, hat keinen horizontalen Teil in der SN-Kurve, sondern nimmt mit abnehmender Spannung zu. Zu diesem Zeitpunkt kann die Spannung ohne Bruch in einem bestimmten Zyklus nur als bedingte Erm\u00fcdungsgrenze oder endliche Lebensdauererm\u00fcdungsgrenze gem\u00e4\u00df den Betriebsanforderungen von Materialien definiert werden.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

(2) Bestimmung der Erm\u00fcdungskurve<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Im Allgemeinen wird die Erm\u00fcdungskurve durch einen rotierenden Biegeerm\u00fcdungstest gemessen. Das Prinzip der Vierpunkt-Biegepr\u00fcfmaschine ist in der folgenden Abbildung dargestellt.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der Teil der SN-Kurve mit hoher Spannung (begrenzte Lebensdauer) wurde durch ein Gruppentestverfahren gemessen, d. h. es wurde das h\u00f6here Spannungsniveau von 3\u20134 genommen, und die Daten von etwa 5 Proben wurden unter jedem Spannungsniveau gemessen, und dann die Daten wurde verarbeitet, um die mittlere (\u00dcberlebensrate 50%) Erm\u00fcdungslebensdauer zu berechnen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

The median S-N curve with a survival rate of 50% can be obtained by using the \u03c3 – 1 measured by the ascending and descending method as the lowest stress level point of the S-N curve and fitting it with the results measured by the group test method into a straight line or curve.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

(3) Erm\u00fcdungsgrenze unter verschiedenen Belastungszust\u00e4nden<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die Erm\u00fcdungsgrenze des gleichen Materials ist bei unterschiedlichen Belastungszust\u00e4nden unterschiedlich, aber es besteht eine gewisse Beziehung zwischen ihnen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse zeigen, dass ein gewisser Zusammenhang zwischen der symmetrischen Biege-Dauerfestigkeit und der symmetrischen Zug-Druck- und Torsions-Dauerfestigkeit besteht.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

(4) Beziehung zwischen Erm\u00fcdungsgrenze und statischer Festigkeit<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Der Test zeigt, dass die Erm\u00fcdungsgrenze umso gr\u00f6\u00dfer ist, je gr\u00f6\u00dfer die Zugfestigkeit des Metallmaterials ist.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bei mittel- und niederfesten St\u00e4hlen besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Erm\u00fcdungsgrenze und Zugfestigkeit.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

When \u03c3 B is low, it can be approximately written as \u03c3 – 1 = \u03c3 B.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wenn \u03c3 B h\u00f6her ist, weicht die nahezu lineare Beziehung ab, was auf die Abnahme der Plastizit\u00e4t und Bruchz\u00e4higkeit und die leichte Bildung und Ausbreitung von Rissen zur\u00fcckzuf\u00fchren ist.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Erm\u00fcdungsdiagramm u asymmetrisch <\/a>zyklische Erm\u00fcdungsgrenze<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Viele Teile arbeiten unter asymmetrischer zyklischer Belastung, daher ist es notwendig, die asymmetrische zyklische Erm\u00fcdungsgrenze von Materialien zu messen, um die Anforderungen an Design und Materialauswahl solcher Teile zu erf\u00fcllen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Erm\u00fcdungsgrenzen verschiedener asymmetrischer Zyklen werden normalerweise aus dem Erm\u00fcdungsdiagramm durch das Verfahren des technischen Zeichnens erhalten.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Je nach Zeichnungsverfahren gibt es zwei Arten von Erm\u00fcdungsdiagrammen<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\uff081\uff09 \u03c3 a – \u03c3 m fatigue diagram<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Under the condition of different stress ratio R, the fatigue limit \u03c3 r expressed by \u03c3 Max is decomposed into \u03c3 A and \u03c3 m, and the fatigue diagram of \u03c3 a – \u03c3 m is obtained by making ABC curve in the coordinate system.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\uff082\uff09 \u03c3 max (\u03c3 min) – \u03c3 m fatigue diagram<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Die Erm\u00fcdungsgrenze bei unterschiedlichem Spannungsverh\u00e4ltnis R wird durch \u03c3 max (\u03c3 min) bzw. \u03c3 m im Koordinatensystem ausgedr\u00fcckt, um das Erm\u00fcdungsdiagramm zu bilden.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

AHB ist die Erm\u00fcdungsgrenze \u03c3 Max unter verschiedenen R.  <\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Erm\u00fcdungsgrenze steigt mit der Erh\u00f6hung der mittleren Spannung oder des Spannungsverh\u00e4ltnisses, aber die Spannungsamplitude a nimmt ab.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dauer\u00fcberlastfestigkeit<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die urspr\u00fcngliche Erm\u00fcdungsgrenze des Materials darf sich bei gelegentlicher kurzzeitiger \u00dcberlastung der Metallteile nicht \u00e4ndern oder verringern, was von der \u00dcberlastbeanspruchung des Materials und den entsprechenden kumulativen \u00dcberlastzyklen abh\u00e4ngt.  <\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wenn das Metall eine bestimmte Anzahl von Zyklen bei einem Spannungsniveau \u00fcber der Erm\u00fcdungsgrenze l\u00e4uft, nehmen seine Erm\u00fcdungsgrenze und Erm\u00fcdungslebensdauer ab, was zu \u00dcberlastungssch\u00e4den f\u00fchrt.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die F\u00e4higkeit eines Metallmaterials, Erm\u00fcdungs\u00fcberlastungssch\u00e4den zu widerstehen, wird durch eine \u00dcberlastungsschadensgrenze oder einen \u00dcberlastungsschadensbereich ausgedr\u00fcckt.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die \u00dcberlastschadensgrenze wird durch Experimente bestimmt: Es werden verschiedene \u00dcberlastspannungsniveaus und entsprechende Spannungszyklen gemessen, die beginnen, die Erm\u00fcdungslebensdauer zu verringern, und es werden verschiedene Testpunkte erhalten. Die \u00dcberlastungsschadensgrenze wird durch Verbinden jedes Punktes erhalten. Die beiden Abfragen sind nicht g\u00fcnstig<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der Schattenlinienbereich zwischen der \u00dcberlastungsschadensgrenze und dem geraden Linienabschnitt des Hochspannungsbereichs der Erm\u00fcdungskurve (der Belastungszyklus des Erm\u00fcdungsbruchs unter jedem Belastungsniveau dieses Abschnitts wird als \u00dcberlastfestigkeitswert bezeichnet) wird als \u00dcberlastungsschadensbereich bezeichnet .<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wenn die Teile in diesem Bereich \u00fcberlastet werden, wird die Erm\u00fcdungsgrenze des Materials in unterschiedlichem Ma\u00dfe reduziert, und je mehr die Erm\u00fcdungsgrenze in der N\u00e4he des Dauerfestigkeitswerts reduziert wird.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Je steiler die \u00dcberlastschadensgrenze (oder der \u00dcberlastfestigkeitswert) ist und je schmaler der Schadensbereich ist, desto st\u00e4rker ist die F\u00e4higkeit, einer Erm\u00fcdungs\u00fcberlastung zu widerstehen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Erm\u00fcdungskerbempfindlichkeit<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Aufgrund der Notwendigkeit des Gebrauchs haben Teile oft Stufen, Ecken, Keilnuten, \u00d6ll\u00f6cher, Gewinde und so weiter. Diese Strukturen \u00e4hneln dem Kerbeffekt, der den Spannungszustand \u00e4ndert und eine Spannungskonzentration verursacht.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Daher ist es wichtig, die Auswirkung der durch Kerben verursachten Spannungskonzentration auf die Erm\u00fcdungsgrenze zu verstehen.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bei der Bewertung von Materialien nach Erm\u00fcdungskerbempfindlichkeit gibt es zwei Extremf\u00e4lle<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

(a) KF = KT, d. h. die Spannungsverteilung der gekerbten Probe ist genau die gleiche wie im elastischen Zustand, und es gibt keine Spannungsumverteilung. Zu diesem Zeitpunkt verringert die Kerbe die Erm\u00fcdungsgrenze am st\u00e4rksten und die Kerberm\u00fcdungsempfindlichkeit QF = 1, und die Kerbempfindlichkeit des Materials ist am gr\u00f6\u00dften.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

(b) KF = 1, \u03c3 – 1 = \u03c3 – 1n, the notch does not reduce the fatigue limit, which indicates that the stress has a great redistribution in the fatigue process, the stress concentration effect is completely eliminated, QF = 0, the notch sensitivity of the material is the smallest.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Daher kann der QF-Wert die F\u00e4higkeit des Materials widerspiegeln, Spannungen umzuverteilen und die Spannungskonzentration w\u00e4hrend der Erm\u00fcdung zu reduzieren.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Hochzyklische Erm\u00fcdung: Die meisten Metalle sind sehr kerbempfindlich; Ohren sind gebrochen<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bei Kurzzeiterm\u00fcdung sind die meisten Metalle nicht kerbempfindlich, da der Kerbgrundbereich bei letzteren in der plastischen Zone liegt, was zu Spannungsrelaxation und Spannungskonzentrationsabbau f\u00fchrt.<\/strong><\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

The concept of fatigue limit curve (HL) was first proposed when solving the fatigue limit curve of the rear axle. On January 10, 1954, a comet of BOAC disintegrated 7800 meters above Elba, Italy. On April 8, another “comet” of BOAC crashed into the bay of Naples, Italy, killing 21 people on board. So far,…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":20231,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/\u56fe\u72471-2.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20230"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=20230"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20230\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/20231"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20230"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20230"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20230"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}