थकान सीमा वक्र (HL) की अवधारणा को पहली बार रियर एक्सल की थकान सीमा वक्र को हल करते समय प्रस्तावित किया गया था।

10 जनवरी, 1954 को BOAC का एक धूमकेतु इटली के एल्बा से 7800 मीटर ऊपर बिखर गया।

8 अप्रैल को, BOAC का एक और "धूमकेतु" इटली के नेपल्स की खाड़ी में दुर्घटनाग्रस्त हो गया, जिसमें सवार 21 लोगों की मौत हो गई। अब तक, सभी धूमकेतुओं को जमींदोज कर दिया गया है।

धूमकेतुओं के बार-बार गिरने ने दुनिया को झकझोर कर रख दिया।  

उस समय, ब्रिटिश प्रधान मंत्री विंस्टन चर्चिल ने हमें हर कीमत पर दुर्घटना के कारण का पता लगाने का आदेश दिया।

इसके लिए, ब्रिटिश नौसेना ने सैकड़ों मीटर गहरे समुद्र के तल से एल्बा द्वीप के पास विमान के मलबे को उबारने के लिए एक बेड़ा भेजा, और इसे जांच के लिए रॉयल एयरक्राफ्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट में भेज दिया।

जांच में पाया गया कि वायु दुर्घटना पीड़ितों के फेफड़ों में गैस के विस्तार के कारण दरारें थीं, यह दर्शाता है कि दुर्घटना से पहले केबिन में हवा के दबाव में अचानक कमी से फेफड़ों में गैस का तेजी से विस्तार हुआ, जिसके कारण फट गया। फेफड़ों की। विमान के मलबे पर शोध से पता चला है कि कुछ पोरथोल में दरारें दिखाई दीं, जो कि शव परीक्षण के निष्कर्षों के अनुरूप थी।

उसी समय, डे हैविलन कंपनी ने उत्पादन के तहत विमान का सख्त निरीक्षण किया और उसे जमीन पर उतारा। परीक्षण 9000 घंटे से अधिक समय तक चला, और विमान की त्वचा पर दरारें दिखाई दीं, ठीक वैसे ही जैसे दुर्घटनाग्रस्त विमान के मलबे में दरारें थीं।

तकनीशियनों के शोध और विश्लेषण के अनुसार, दुर्घटना विमान के शरीर की संरचना बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली धातु सामग्री की "थकान" के कारण हुई थी।

वैकल्पिक दबाव की कार्रवाई के तहत, समय की अवधि के बाद, स्थानीय उच्च तनाव क्षेत्र में सूक्ष्म दरारें बनती हैं, और फिर सूक्ष्म दरारें धीरे-धीरे फ्रैक्चर तक बढ़ा दी जाती हैं।

थकान की विफलता में समय में अचानक, स्थान में स्थानीय और पर्यावरण और दोषों के प्रति संवेदनशीलता की विशेषताएं हैं, इसलिए समय पर इसका पता लगाना आसान नहीं है।

बार-बार दबाव और डीकंप्रेसन के प्रभाव में, धूमकेतु विमान के चौकोर पोरथोल की त्वचा विकृत और दरारें होती है, जो अंततः धातु थकान फ्रैक्चर की ओर ले जाती है। दुनिया में पहले प्रकार के जेटलाइनर के रूप में, "धूमकेतु" अन्य जेटलाइनरों की तुलना में तेजी से उड़ता है, और स्वाभाविक रूप से अधिक दबाव सहन करता है, जिससे धातु की थकान का कारण बनना आसान हो जाता है।

इस प्रकार, धूमकेतु दुर्घटना की जांच के माध्यम से, एक नए विषय - "थकान यांत्रिकी" का जन्म हुआ.

आज हम इससे परिचित होंगे और इसके बारे में समझेंगे: थकान वक्र और बुनियादी थकान यांत्रिक गुण।

थकान वक्र और सममित चक्र थकान वक्र

1) थकान वक्र और थकान सीमा

थकान वक्र: यह थकान तनाव और थकान जीवन, यानी एसएन वक्र के बीच संबंध वक्र है, जो थकान सीमा निर्धारित करने और थकान तनाव मानदंड स्थापित करने का आधार है।

तनाव उम्र बढ़ने वाली धातु सामग्री के लिए, जैसे कार्बन स्टील और डक्टाइल आयरन, जब चक्रीय तनाव का स्तर एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य तक गिर जाता है, तो निम्न तनाव खंड एक क्षैतिज खंड बन जाता है, जो इंगित करता है कि नमूना बिना थकान फ्रैक्चर के अनंत तनाव चक्र से गुजर सकता है। इसलिए, संबंधित तनाव को थकान सीमा कहा जाता है, जिसे - 1 (सममित चक्र, r = -1) के रूप में दर्शाया जाता है।

यदि इस तरह की सामग्री 107 तनाव चक्रों के बाद फ्रैक्चर नहीं होती है, तो यह माना जा सकता है कि यह अनंत तनाव चक्रों के अधीन होने पर भी फ्रैक्चर नहीं होगा, इसलिए 107 चक्रों को अक्सर थकान सीमा निर्धारित करने के लिए आधार के रूप में उपयोग किया जाता है।

एक अन्य प्रकार की धातु सामग्री, जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु और स्टेनलेस स्टील, का एसएन वक्र में कोई क्षैतिज भाग नहीं है, लेकिन तनाव में कमी के साथ बढ़ता है। इस समय, सामग्री की सेवा आवश्यकताओं के अनुसार, एक निश्चित चक्र में फ्रैक्चर के बिना तनाव को केवल सशर्त थकान सीमा, या परिमित जीवन थकान सीमा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

2) थकान वक्र का निर्धारण

आमतौर पर, थकान वक्र को झुकने वाले थकान परीक्षण को घुमाकर मापा जाता है। चार बिंदु झुकने परीक्षण मशीन का सिद्धांत नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

एसएन वक्र के उच्च तनाव (परिमित जीवन) भाग को समूह परीक्षण विधि द्वारा मापा गया था, अर्थात 3-4 का उच्च तनाव स्तर लिया गया था, और प्रत्येक तनाव स्तर के तहत लगभग 5 नमूनों का डेटा मापा गया था, और फिर डेटा माध्यिका (उत्तरजीविता दर 50%) थकान जीवन की गणना के लिए संसाधित किया गया था।

50% की उत्तरजीविता दर के साथ माध्य एसएन वक्र को एसएन वक्र के निम्नतम तनाव स्तर बिंदु के रूप में आरोही और अवरोही विधि द्वारा मापा गया σ - 1 का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है और इसे समूह परीक्षण विधि द्वारा मापे गए परिणामों के साथ एक में फिट किया जा सकता है। सीधी रेखा या वक्र।

(3) विभिन्न तनाव स्थितियों के तहत थकान की सीमा

तनाव की विभिन्न अवस्थाओं में एक ही सामग्री की थकान सीमा अलग-अलग होती है, लेकिन उनके बीच एक निश्चित संबंध होता है।

परिणाम बताते हैं कि सममित झुकने वाली थकान सीमा और सममित तनाव संपीड़न और मरोड़ थकान सीमा के बीच एक निश्चित संबंध है।

थकान की अवधारणा कैसे बनाई गई और इसके बारे में कुछ जानने योग्य बातें 2

4) थकान सीमा और स्थिर शक्ति के बीच संबंध

परीक्षण से पता चलता है कि धातु सामग्री की तन्य शक्ति जितनी अधिक होगी, थकान की सीमा उतनी ही अधिक होगी।

मध्यम और निम्न शक्ति वाले स्टील्स के लिए, थकान सीमा और तन्य शक्ति के बीच एक रैखिक संबंध होता है।

जब B कम होता है, तो इसे लगभग - 1 = σ B के रूप में लिखा जा सकता है।

जब बी अधिक होता है, तो निकट रैखिक संबंध विचलित हो जाएगा, जो कि प्लास्टिसिटी में कमी और फ्रैक्चर की कठोरता और दरारों के आसान गठन और प्रसार के कारण होता है।

थकान आरेख और विषम चक्रीय थकान सीमा

कई भाग असममित चक्रीय भार के तहत काम करते हैं, इसलिए ऐसे भागों के डिजाइन और सामग्री चयन की जरूरतों को पूरा करने के लिए सामग्री की असममित चक्रीय थकान सीमा को मापना आवश्यक है।

विभिन्न विषम चक्रों की थकान सीमा आमतौर पर इंजीनियरिंग ड्राइंग विधि द्वारा थकान आरेख से प्राप्त की जाती है।

विभिन्न आरेखण विधियों के अनुसार, दो प्रकार के थकान आरेख होते हैं

(1) ए - σ मीटर थकान आरेख

थकान की अवधारणा कैसे बनाई गई और इसके बारे में कुछ जानने योग्य बातें 3

विभिन्न प्रतिबल अनुपात R की स्थिति में, मैक्स द्वारा व्यक्त की गई थकान सीमा r को A और σm में विघटित कर दिया जाता है, और समन्वय प्रणाली में ABC वक्र बनाकर σa - m का थकान आरेख प्राप्त किया जाता है।

2) अधिकतम (σ मिनट) - σ मीटर थकान आरेख

थकान की अवधारणा कैसे बनाई गई और इसके बारे में कुछ जानने योग्य बातें 4

विभिन्न तनाव अनुपात आर के तहत थकान सीमा को समन्वय प्रणाली में क्रमशः σ अधिकतम (σ मिनट) और σ मीटर द्वारा थकान आरेख बनाने के लिए व्यक्त किया जाता है।

एएचबी थकान सीमा है मैक्स विभिन्न आर के तहत।  

औसत तनाव या तनाव अनुपात में वृद्धि के साथ थकान की सीमा बढ़ जाती है, लेकिन तनाव का आयाम कम हो जाता है।

थकान अधिभार प्रतिरोध

सामग्री की मूल थकान सीमा में परिवर्तन या कमी नहीं हो सकती है जब धातु के हिस्सों को कभी-कभी अल्पकालिक अधिभार के अधीन किया जाता है, जो सामग्री के अधिभार तनाव और संबंधित संचयी अधिभार चक्र पर निर्भर करता है।  

यदि धातु थकान की सीमा से अधिक तनाव स्तर पर एक निश्चित संख्या में चक्रों के लिए चलती है, तो इसकी थकान सीमा और थकान जीवन कम हो जाएगा, जिससे अधिभार क्षति होगी।

थकान अधिभार क्षति का विरोध करने के लिए धातु सामग्री की क्षमता अधिभार क्षति सीमा या अधिभार क्षति क्षेत्र द्वारा व्यक्त की जाती है।

अधिभार क्षति सीमा प्रयोगों द्वारा निर्धारित की जाती है: विभिन्न अधिभार तनाव स्तर और संबंधित तनाव चक्र जो थकान जीवन को कम करना शुरू करते हैं, मापा जाता है, और विभिन्न परीक्षण बिंदु प्राप्त होते हैं। प्रत्येक बिंदु को जोड़कर अधिभार क्षति सीमा प्राप्त की जाती है। दो प्रश्न अनुकूल नहीं हैं

अधिभार क्षति सीमा और थकान वक्र के उच्च तनाव क्षेत्र के सीधी रेखा खंड के बीच छाया रेखा क्षेत्र (इस खंड के प्रत्येक तनाव स्तर के तहत थकान फ्रैक्चर का तनाव चक्र अधिभार सहनशक्ति मूल्य कहा जाता है) को अधिभार क्षति क्षेत्र कहा जाता है .

जब इस क्षेत्र में भागों को अतिभारित किया जाता है, तो सामग्री की थकान सीमा अलग-अलग डिग्री में कम हो जाएगी, और अधिक थकान की सीमा धीरज मूल्य के करीब कम हो जाएगी।

अधिभार क्षति सीमा (या अधिभार सहनशक्ति मूल्य) जितना अधिक होगा और क्षति क्षेत्र जितना छोटा होगा, थकान अधिभार का विरोध करने की क्षमता उतनी ही मजबूत होगी।

थकान पायदान संवेदनशीलता

उपयोग की आवश्यकता के कारण, भागों में अक्सर कदम, कोने, कीवे, तेल के छेद, धागे आदि होते हैं। ये संरचनाएं पायदान प्रभाव के समान हैं, जो तनाव की स्थिति को बदल देगी और तनाव की एकाग्रता का कारण बनेगी।

इसलिए थकान की सीमा पर पायदान के कारण होने वाले तनाव एकाग्रता के प्रभाव को समझना महत्वपूर्ण है।

थकान पायदान संवेदनशीलता के अनुसार सामग्री का मूल्यांकन करते समय दो चरम मामले होते हैं

(ए) केएफ = केटी, अर्थात्, नोकदार नमूने का तनाव वितरण बिल्कुल लोचदार अवस्था के समान है, और कोई तनाव पुनर्वितरण नहीं है। इस समय, पायदान सबसे गंभीरता से थकान की सीमा को कम करता है, और थकान पायदान संवेदनशीलता QF = 1, और सामग्री की पायदान संवेदनशीलता सबसे बड़ी है।

(बी) केएफ = 1, σ - 1 = σ - 1 एन, पायदान थकान की सीमा को कम नहीं करता है, जो इंगित करता है कि थकान प्रक्रिया में तनाव का एक बड़ा पुनर्वितरण होता है, तनाव एकाग्रता प्रभाव पूरी तरह समाप्त हो जाता है, क्यूएफ = 0, सामग्री की पायदान संवेदनशीलता सबसे छोटी है।

इसलिए, QF मान तनाव को पुनर्वितरित करने और थकान के दौरान तनाव की एकाग्रता को कम करने के लिए सामग्री की क्षमता को प्रतिबिंबित कर सकता है।

उच्च चक्र थकान: अधिकांश धातुएं पायदान के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं; कान टूट गए हैं

कम चक्र थकान में, अधिकांश धातुएं पायदान के प्रति संवेदनशील नहीं होती हैं, क्योंकि उत्तरार्द्ध का पायदान मूल क्षेत्र प्लास्टिक क्षेत्र में होता है, जिसके परिणामस्वरूप तनाव में छूट और तनाव एकाग्रता में कमी आती है।