BG64998B1 - Method for testsing structural materials fatigue - Google Patents
Method for testsing structural materials fatigue Download PDFInfo
- Publication number
- BG64998B1 BG64998B1 BG106260A BG10626001A BG64998B1 BG 64998 B1 BG64998 B1 BG 64998B1 BG 106260 A BG106260 A BG 106260A BG 10626001 A BG10626001 A BG 10626001A BG 64998 B1 BG64998 B1 BG 64998B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- fatigue
- log
- delta
- crack
- interval
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0021—Torsional
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
- G01N2203/0062—Crack or flaws
- G01N2203/0066—Propagation of crack
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
- G01N2203/0073—Fatigue
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Област на техникатаTechnical field
Методът се отнася до изпитване на умора на конструкционни материали като метали, сплави, керамични и полимерни материали, предназначени за изработване на детайли, елементи и възли на машини и конструкции, подлагани на циклични натоварвания.The method concerns the fatigue test of structural materials such as metals, alloys, ceramic and polymeric materials intended for the manufacture of parts, components and assemblies of machines and structures subjected to cyclic loading.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известни са стандартизирани методи за изпитване и оценка на умората на металите и сплавите и полимерните и керамичните материали, които включват подлагане на материала на циклични натоварвания и обработване на получените резултати. Тези методи се класифицират в две групи:Standardized methods for testing and evaluating the fatigue of metals and alloys and polymeric and ceramic materials are known, which include subjecting the material to cyclic loading and processing of the results obtained. These methods are classified into two groups:
(1) група А от стандартни тестове за построяване на зависимостите на Wohler “напрежение сигма или интервал (размах) на напреженията делта сигма - цикли на уморно натоварване N”, представяни обикновено в логаритмични координати logcHrMa-logN или log делта сигма - logN (А STM-стандарт Е466); тестовете са валидни за къси и дълги уморни пукнатини;(1) Group A of standard tests for constructing Wohler dependencies "sigma voltage or delta sigma interval (fatigue range) - fatigue cycles N", usually represented in logarithmic coordinates logcHrMa-logN or log delta sigma - logN (A STM-standard E466); tests are valid for short and long fatigue cracks;
(2) група В от стандартни тестове, при които материалът се подлага на циклична умора при зададен интервал на напреженията делта сигма = сигма - сигма ., измерва се дължината а на къси или дълги уморни пукнатини през определен брой цикли на натоварване N и се определя скоростта на нарастване на пукнатините da/dN и интервала на коефициента на интензивност на напреженията делта К. Нарастването на уморната пукнатина се представя чрез:(2) group B of standard tests, in which the material is cycled fatigue at a given voltage interval delta sigma = sigma - sigma., Measure the length a of short or long fatigue cracks over a specified number of load cycles N and determine the crack growth rate da / dN and the interval of the intensity factor of the delta K. The increase in the fatigue crack is represented by:
- В1, зависимостта “размер на пукнатината а - цикли на натоварване N”, построена в логаритмични координати като loga-logN и- B1, the crack size dependence a - load cycles N, built in logarithmic coordinates such as log-logN and
- В2, (а) множеството от точки L “скорост на нарастване на пукнатината da/dN - интервал (размах) на коефициента на интензивност на напреженията делта К”, построено в логаритмични координати като log(da/dN)-log делта К (ASTMстандарт Е647) или (б) множеството от точки М “скорост на нарастване на пукнатината da/dN - размер на пукнатината а”, построено в логаритмични координати като log(da/dN)-loga (ASTM-стандарт Е647).- B2, (a) the set of points L "crack growth rate da / dN - interval (magnitude) of the Delta K intensity factor", constructed in logarithmic coordinates such as log (da / dN) -log Delta K ( ASTMstandard E647) or (b) the set of points M "crack growth rate da / dN - crack size a" constructed in logarithmic coordinates as log (da / dN) -log (ASTM standard E647).
За голяма част от конструкционните материали множеството от точки L, log(da/dN)-log делта К, се представя чрез крива със сигмоидална форма, която притежава праволинеен среден участък, известен като режим на Paris [N. Dowling (1999) Mechanical Behaviour of Materials. Prentice Hall, New Jersey, USA; S. Suresh (1998) Fatigue of Materials. Cambridge University Press, Cambridge, UK]. B log-log координати режимът на Paris се описва посредством почти праволинейната зависимост log(da/dN] = C(log делта K)m, където С е константа, a m се определя от наклона на правата. За останалата част от инженерните материали множеството от точки L, log(da/dN)-log делта К, се представя или чрез други видове криви, или само като облак от точки без наличие на определена тенденция.For most construction materials, the set of points L, log (da / dN) -log delta K, is represented by a curve of sigmoidal shape, which has a rectilinear mid-section known as the Paris [N. Dowling (1999) Mechanical Behavior of Materials. Prentice Hall, New Jersey, USA; S. Suresh (1998) The Fatigue of Materials. Cambridge University Press, Cambridge, UK]. The B log-log coordinates of the Paris regime are described by the almost linear relationship log (da / dN] = C (log delta K) m , where C is a constant, am is determined by the slope of the line. For the rest of the engineering materials, the set of points L, log (da / dN) -log delta K, are represented either by other types of curves, or only as a cloud of points without a certain trend.
Множеството от точки М, log(da/dN)-loga, се описва обикновено посредством прекъсната функция от параболични участъци и праволинейна част - параболично-линейно представяне, или при липса на определена тенденция се построява като облак от точки [G. Murtaza (1992) Short fatigue crack growth in a high strength spring steel. Ph. D. Thesis, University of Sheffield, UK; D. Angelova and R. Akid (1998) Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 21, 771-779].The set of points M, log (da / dN) -log, is usually described by a discontinuous function of parabolic sections and a rectilinear part - a parabolic-linear representation, or in the absence of a certain trend, it is constructed as a cloud of points [G. Murtaza (1992) Short fatigue crack growth in a high strength spring steel. Ph. D. Thesis, University of Sheffield, UK; D. Angelova and R. Akid (1998) Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 21, 771 - 779].
За постигане на висока точност при посочените по-горе известни методи за изпитване и оценка на умората на материалите броят на измерванията на уморните параметри е много голям, както и броят на повтарящите се тестове при еднакви начални условия. Значително е увеличена и продължителността на тестовете.In order to achieve high accuracy in the above known methods of testing and evaluating fatigue of materials, the number of measurements of fatigue parameters is very large, as well as the number of repeated tests under the same initial conditions. The duration of the tests is also significantly increased.
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Целта на изобретението е да се създаде метод за изпитване на умора на инженерни материали, който да осигури по-голяма точност при намален брой на измерванията.It is an object of the invention to provide a method for testing fatigue of engineered materials to provide greater accuracy with a reduced number of measurements.
Методът за изпитване на умора на конструкционните материали включва подлагане материала на циклична умора при зададен интервал на напреженията делта сигма = сигма - сигма ., * max min’ измерване на дължината а на къси или дълги уморни пукнатини през определен брой цикли на натоварване N и определяне на скоростта на нарастване на пукнатините da/dN и интервала на коефициента на интензивност на напреженията делта К. Съгласно изобретението се провеждат от 6 до 10 измервания на дължината на дълга уморна пукнатина и от 9 до 15 - на главната, предизвикваща окончателното разрушаване, къса уморна пукнатина за определяне на da/dN и делта К и се построява зависимостта “скорост на нарастване на уморната пукнатина da/dN - произведение W от тази скорост и интервала на коефициента на интензивност на напреженията делта К,” представено като W = (da/dN) делта К или kW = k(da/dN) делта К, където k е нормализираща константа от видаThe method of testing the fatigue of structural materials involves subjecting the material to cyclic fatigue at a given voltage interval delta sigma = sigma - sigma., * Max min 'measuring the length a of short or long fatigue cracks over a specified number of load cycles N and determining According to the invention, 6 to 10 measurements of the length of the long fatigue crack and from 9 to 15 - of the main one, causing o / dN cracks, and the interval of the intensity factor of the delta K. final fracture, short fatigue crack to determine da / dN and delta K, and construct the dependence of "fatigue crack growth rate da / dN - product W on this velocity and the intensity interval of the delta K stress factor," represented as W = (da / dN) delta K or kW = k (da / dN) delta K, where k is a normalizing constant of the form
в която:wherein:
Nf е крайния брой на циклите при разрушаване, af- крайната дължина на главната пукнатина при разрушаване,N f is the ultimate number of burst cycles and f f is the ultimate length of the major burst crack,
- коефициента на интензивност на напреженията при af и при максималното напрежение от интервала на напреженията делта сигма=сигматах ‘ сигматт’ ПРИ к°йто се прави изпитването,- the intensity factor of the stresses at a f and at the maximum voltage from the voltage interval delta sigma = sigma mah ' sigma tm' P R And the test is performed,
F - фактор, който зависи от геометрията на стандартизирания образец.F is a factor that depends on the geometry of the standardized sample.
В логаритмични координати горната зависимост се представя линейно като log(da/dN)-log[(da/dN)flenTa К] или log(da/dN)-log[k(da/dN)flenTa К].In logarithmic coordinates, the above dependence is represented linearly as log (da / dN) -log [(da / dN) flenTa K] or log (da / dN) -log [k (da / dN) flenTa K].
Изразът W = (da/dN)flenTa К, наречен енергийна уморна функция, линеаризира изцяло зависимостите log(da/dN)-log[(da/dN)aenTaK] за различните метали, сплави, керамични и полимерни материали, изпитвани в условия на различни по вид на напрегнатото състояние и нива уморни натоварвания, температури, честоти и среди, геометрични особености на образците, използвани като гладки или с надрези и експерименти, изследващи дългите или късите уморни пукнатини. Енергийната уморна функция W описва площта под кривата da/dN като функция на делта К, има дименсия на потенциална енергия и физическият й смисъл е, че за всеки цикъл на уморното натоварване намалява с dW, което осигурява нарастване на уморната пукнатина с da. Функцията W може да се използва и в нормализиран (бездименсионен) аналитичен вид чрез въвеждане на константата к, като се представя във вида kW или kW = k(da/dN)flenTa К. Нормализиращата константа k може да бъде намерена при определените от експеримента стойности на Nf и af за дадения интервал на напреженията делта сигма - сигматах - сигмат.п, при който се провежда експериментът, а К^а,) - пресметнат по формулатаThe expression W = (da / dN) flenTa K, called the energy fatigue function, completely linearizes the log (da / dN) -log [(da / dN) aenTaK] dependences for the various metals, alloys, ceramic and polymeric materials tested under the conditions of different types of stress and levels of fatigue loads, temperatures, frequencies and environments, geometric features of specimens used as smooth or notches and experiments examining long or short fatigue cracks. The energy fatigue function W describes the area under the curve da / dN as a function of delta K, there is a dimension of potential energy and its physical meaning is that for each fatigue cycle it decreases with dW, which provides an increase in the fatigue crack with da. The function W can also be used in the normalized (dimensionless) analytic form by introducing the constant k, represented as kW or kW = k (da / dN) flenTa K. The normalizing constant k can be found at the values determined by the experiment of N f and a f for the given voltage range delta sigma - sigma tah - sigma m . n , at which the experiment is conducted and K ^ a,) is calculated by the formula
Методът на линейно представяне на умората обхваща и материали, които показват различни зависимости от сигмоидалната или параболично-линейната зависимост за множествата от точки L и М или голямо разсейване на резултатите, изобразяващо тези множества като облак от точки.The linear fatigue representation method also includes materials that show different sigmoidal or parabolic-linear dependencies for the sets of points L and M, or a large scattering of results depicting these sets as a cloud of points.
Поради линейността на зависимостите log(da/dN)-log[(da/dN)aenTaK] или в нормализирания им, бездименсионен, вариант log(da/dN)log[k(da/dN)flenTa К], рязко намалява броят на измерванията на текущите стойности на: дължината на пукнатината, броя на циклите на натоварване и интервала на коефициента на интензивност на напреженията при определени начални условия на теста като ниво и вид на цикличното напрежение, честота, температура, среда, вид на образеца и теста. Това води до намаляване на продължителността на тестовете и повишаване на точността на изследванията. Освен това, поради линейното представяне на умората при изпитванията и чрез двата вида пукнатини се създават възможности за намаляване на броя на потвърждаващите експерименти, провеждани при еднакви начални условия, като същевременно се разширява обхватът на изследването за различни начални условия и се намалява стъпката между различните комбинации от тези начални условия. Използването на метода съгласно изобретението за изследване на къси уморни пукнатини дава възможност за по-ранно диагностициране на умората на материала. За провеждане на изпитванията могат да се използват сравнително малки образци с несложна конфигурация, с което се намалява машинната обработка за изра ботването им и разходът на понякога скъп материал.Due to the linearity of the log (da / dN) -log [(da / dN) aenTaK] dependencies, or in their normalized, dimensionless log (da / dN) log [k (da / dN) flenTa K], the number of measurements of current values of: crack length, number of load cycles and interval of stress intensity factor under certain initial test conditions such as level and type of cyclic voltage, frequency, temperature, medium, sample type and test. This results in a shorter duration of tests and an increase in the accuracy of the tests. Furthermore, due to the linear presentation of fatigue in the tests, both types of cracks create opportunities to reduce the number of confirmatory experiments conducted under the same initial conditions while extending the scope of the study to different initial conditions and reducing the step between different combinations. of these initial conditions. The use of the method according to the invention for the examination of short fatigue cracks makes it possible to diagnose material fatigue earlier. For testing, relatively small specimens with a simple configuration can be used, reducing the machining of their production and the cost of sometimes expensive material.
Използване на изобретениетоUse of the invention
Методът съгласно изобретението е приложим при задължителното изпитване на умора на всички метали и техните сплави, керамични и полимерни материали, предназначени за изработване на детайли, елементи и възли на машини и конструкции (като въздушни, сухопътни и морски транспортни средства; енергийни станции, подложени на вибрации машини и съоръжения; големи заварени единици от вида на съдове под налягане, корабни и мостови възли; сградни, релсови и други видове строителни конструкции), работещи при циклични натоварвания, както и впоследствие на самите готови елементи, възли, машини и конструкции, включително и като цялостни комплекси, (например самолетни криле и опашки, носещи системи на автомобили, цели автомобили, колела на високоскоростни влакове и др.) преди и по време на тяхната експлоатация. Методът за изпитване на умора съгласно изобретението може да се използва при задължителните изпитвания, представляващи завършващ етап от производството на елементите, възлите, машините, конструкциите и съоръженията, а също и при тяхното поддържане.The method according to the invention is applicable to the obligatory fatigue testing of all metals and their alloys, ceramic and polymeric materials intended for the manufacture of parts, components and assemblies of machines and structures (such as air, land and sea vehicles; power stations subject to vibration machines and equipment; large welded units of the type of pressure vessels, ship and bridge assemblies; building, rail and other structures) working under cyclic loads, and subsequently of the finished elements themselves, assemblies, machines and structures, including as whole complexes (eg airplane wings and tails, car carrier systems, whole vehicles, high-speed wheels, etc.) before and during their operation. The fatigue test method according to the invention can be used in the compulsory tests, which represent the final stage of the production of components, units, machines, structures and equipment, as well as in their maintenance.
Методът за линейно представяне на поведението при умора на металите и сплавите, керамичните и полимерните материали се използва по следния начин:The method of linear representation of the fatigue behavior of metals and alloys, ceramic and polymeric materials is used as follows:
Уморен тест при зададен интервал на напреженията делта сигма = сигма - сигма се r max min прилага към стандартен образец за проследяване на развитието на дългите или късите уморни пукнатини.Fatigue test at a given voltage interval delta sigma = sigma - sigma r max min is applied to a standard specimen to track the development of long or short fatigue cracks.
За дългите пукнатини се налага предварително нанасяне на остър надрез върху стандартния голям образец и стартиране на уморната пукнатина от него чрез циклично натоварване, отначало при ниско ниво на интервала на напреженията и след това при повишаване на нивото до желаната стойност. До настъпване на окончателното разрушаване на образеца, за различните материали се правят между 6 и 10 измервания на дължината на пукнатината през определен брой цикли на натоварване. Най-простият метод за измерване на дължината на пукнатината се състои в използването на стробоскопичен микроскопски ме тод за визуално определяне на нарастването на пукнатината. Броят на циклите се отчита всеки път, когато пукнатината достига някоя от предварително нанесените линии-маркери от повърхността на подложения на умора образец. Известните методи изискват за различните материали и условия на изпитване обикновено между 10 и 20 измервания на дължината на уморната пукнатина, а в някои специални случаи до 30-40.For long cracks, it is necessary to pre-apply a sharp incision on the standard large specimen and start the fatigue crack therefrom by cyclic loading, first at a low level of the stress interval and then at raising the level to the desired value. Until the final destruction of the specimen occurs, between 6 and 10 crack length measurements are made for the various materials over a number of loading cycles. The simplest method for measuring the length of a crack is to use a stroboscopic microscope method to visually determine the crack growth. The number of cycles is counted each time the crack reaches one of the pre-applied marker lines from the surface of the fatigue-treated specimen. The known methods require, for various materials and test conditions, typically between 10 and 20 measurements of the length of the fatigue crack, and in some special cases up to 30-40.
За късите уморни пукнатини се използват малки стандартни образци, които се подлагат на желаното уморно натоварване и теста, провеждан на въздух или в агресивна (корозионна) среда се спира за различните материали между 9 и 15 пъти, за да се правят измервания на дължината на пукнатината през определен брой цикли на натоварване. Обикновено за такова измерване се използва методът на ацетатно-фолийните реплики, като всеки път се нанасят по две от тях върху повърхността на образеца, за да обхванат цялата му повърхност. След това репликите се наблюдават под оптичен микроскоп за определяне на дължината на пукнатините при съответния регистриран брой цикли зададеното спиране на теста. Известният метод, прилаган за различни материали и условия на натоварване обикновено изисква между 30 и 50 измервания на дължината на уморната пукнатина, а в някои специални случаи и до 60-70.For short fatigue cracks, small standard specimens are used that are subjected to the desired fatigue load and the test conducted in air or in corrosive environments is stopped for different materials between 9 and 15 times to make measurements of the length of the crack. over a number of load cycles. Usually, the acetate-foil method is used for such measurement, each time applying two of them to the surface of the sample to cover its entire surface. The replicas are then monitored under an optical microscope to determine the length of the cracks at the corresponding recorded number of cycles the specified stopping of the test. The known method applied to different materials and loading conditions typically requires between 30 and 50 measurements of the length of the fatigue crack, and in some special cases up to 60-70.
По експерименталните стойности на дължината на пукнатината, регистрирана при зададен брой цикли, се определя скоростта на нарастваΔα ~ da не на пукнатината ддг ~ Пресмятат се стойностите на W = (da/dN) делта К при ΔΚ = ΡΔσφπα или в нормализирания вариант - kW = k(da/dN)flenTa К, приAccording to the experimental values of the crack length recorded at a given number of cycles, the rate of increaseΔα ~ da not of the crack ddg is determined ~ The values of W = (da / dN) delta K are calculated at ΔΚ = ΡΔσφπα or in the normalized variant - kW = k (da / dN) flenTa K, at
Построява се зависимостта log(da/dN)-log[(da/ dN)flenTa К], за краткост log(da/dN)-logW или log(da/dN)-log[k(da/dN)flenTa К], за краткост log(da/dN)-log kW.Construct the dependence log (da / dN) -log [(da / dN) flenTa K], briefly log (da / dN) -logW or log (da / dN) -log [k (da / dN) flenTa K] , for short log (da / dN) -log kW.
Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures
На фигура 1 са представени експериментални данни от измервания на умора на титанова сплав Ti-48Al-2Mn-2Nb, представени в координати [log(da/dN), log[(da/dN)-делта К]] съгласно изобретението и в координати [log(da/dN), log делта К/Е] съгласно известен метод (A. Tonneau, G. Henaff, С. Mabru and J. Petit (1998) “The 12th Bienniel European Conference on Fracture from Defects”, Sheffield, UK, pp. 103-108).Figure 1 presents the experimental fatigue measurements of the titanium alloy Ti-48Al-2Mn-2Nb, presented in coordinates [log (da / dN), log [(da / dN) -delta K]] according to the invention and in coordinates [log (da / dN), log delta K / E] according to a known method (A. Tonneau, G. Henaff, S. Mabru and J. Petit (1998) "The 12 th Bienniel European Conference on Fracture from Defects ", Sheffield , UK, pp. 103-108).
Фигура 2 - експериментални данни от измервания на умора на високоякостна пружинна стомана (С 0.56, Мп 0.81, Si 1.85, Сг 0.21, Ni 0.15, Р 0.026, Mo 0.025, S 0.024), представени в координати [log(da/dN), log[k(da/dN)fleBTa К] ] съгласно изобретението и в координати [log(da/ dN), log делта К] съгласно известен метод (G. Murtaza (1992) Ph.D. Thesis, University of Sheffield, UK).Figure 2 - experimental data from fatigue measurements of high-strength spring steel (C 0.56, Mn 0.81, Si 1.85, Cr 0.21, Ni 0.15, P 0.026, Mo 0.025, S 0.024), presented in coordinates [log (da / dN), log [k (da / dN) fleBTa K]] according to the invention and in coordinates [log (da / dN), log delta K] according to a known method (G. Murtaza (1992) Ph.D. Thesis, University of Sheffield, UK ).
Фигура 3 - експериментални данни от измервания на умора на нисковъглеродна стомана RQT501 (С 0.12, Мп 1.45, Si 0.3, S 0.003, Р 0.011, Сг 0.02, Мо 0.01, Nb 0.003, V 0.01, Ti 0.004, Ni 0.02, Cu 0.02, Al 0.04), представени в координати [log(da/dN), log[k(da/dN)flenTa K]] съгласно изобретението и в координати [log(da/ dN), loga] съгласно известен метод (D. Angelova and R. Akid (1999) Fatigue Fract. Engng Mater. Struct. 22, 409-420).Figure 3 - Experimental data from low carbon steel fatigue measurements RQT501 (C 0.12, Mn 1.45, Si 0.3, S 0.003, P 0.011, Cr 0.02, Mo 0.01, Nb 0.003, V 0.01, Ti 0.004, Ni 0.02, Cu 0.02, Al 0.04) represented in coordinates [log (da / dN), log [k (da / dN) flenTa K]] according to the invention and in coordinates [log (da / dN), log] according to a known method (D. Angelova and R. Akid (1999) Fatigue Fract. Engng Mater. Struct. 22, 409-420).
Фигура 4 - експериментални данни от измервания на умора на керамики на основата на А12О3, представени в координати [log(da/dN), log[(da/dN)flenTa К]] съгласно изобретението и в координати [log(da/dN), log делта К] съгласно известен метод (М. Kido, G.Katayama, Υ. Tsuchibushi and N. Inoda (1998) The 12th Bienniel European Conference on Fracture ECF-12 “Fracture from Defects”, Sheffield, UK, pp. 103108D).Figure 4 - experimental data from fatigue measurements of ceramics based on A1 2 O 3 presented in coordinates [log (da / dN), log [(da / dN) flenTa K]] according to the invention and in coordinates [log (da / dN), log del K] according to a known method (M. Kido, G.Katayama, Υ. Tsuchibushi and N. Inoda (1998) The 12th Biennial European Conference on Fracture ECF-12 “Fracture from Defects”, Sheffield, UK, pp. 103108D).
Фигура 5 - експериментални данни от измервания на умора на полимерен материал PC, представени в координати [log(da/dN), log[(da/ dN)flenTa К]] съгласно изобретението и в координати [log(da/dN), log делта К] съгласно известен метод (S. Suresh (1998) Fatigue of Materials. Cambridge University Press, Cambridge, UK).Figure 5 - experimental data from fatigue measurements of PC polymeric material represented in coordinates [log (da / dN), log [(da / dN) flenTa K]] according to the invention and in coordinates [log (da / dN), log Delta K] according to a known method (S. Suresh (1998) Fatigue of Materials. Cambridge University Press, Cambridge, UK).
Фигура 6 - експериментални данни от измервания на умора на високоякостна пружинна стомана, изпитана на циклично усукване на въздух, представени в координати [log(da/dN), log[k(da/dN)flenTa К]] съгласно изобретението.Figure 6 - Experimental data from fatigue measurements of high-strength spring steel tested for cyclic air twisting, presented in coordinates [log (da / dN), log [k (da / dN) flenTa K]] according to the invention.
Фигура 7 - експериментални данни от измервания на умора на високоякостна пружинна стомана, изпитана на циклично усукване в солена вода, представени в координати [log(da/dN), log[k(da/dN)flenTa К]] съгласно изобретението.Figure 7 - Experimental data from fatigue measurements of high-strength spring steel tested for cyclic torsion in salt water, represented in coordinates [log (da / dN), log [k (da / dN) flenTa K]] according to the invention.
Фигура 8 - експериментални данни от измервания на умора на алуминиева сплав А17010Т7451, подложена на произволни (случайни) натоварвания, представена в координати [log(da/ dN), log[(da/dN)flenTa К]] съгласно изобретението и в координати [log(da/dN), loga] съгласно известен метод (L. Wei and Е. de los Rios (1998) The 12th Bienniel European Conference on Fracture ECF-12 “Fracture from Defects”, Sheffield, UK, pp. 37-42).Figure 8 - Experimental data from fatigue measurements of aluminum alloy A17010T7451 subjected to random (random) loads, presented in coordinates [log (da / dN), log [(da / dN) flenTa K]] according to the invention and in coordinates [ log (da / dN), log] according to a known method (L. Wei and E. de los Rios (1998) The 12th Biennial European Conference on Fracture ECF-12 “Fracture from Defects”, Sheffield, UK, pp. 37-42 ).
Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention
Експерименталните данни от фиг. 1-5,8 са представени по следните два метода:The experimental data of FIG. 1-5,8 are presented by the following two methods:
- известно представяне на множествата от точки L и М в координати респективно “скорост на нарастване на уморната пукнатина - интервал на коефициента на интензивност на напреженията” или log(da/dN)-log делта К и “скорост на нарастване на уморната пукнатина - размер на пукнатината” или log(da/dN)-loga, на фигури 1 и 4 множествата L се описват чрез сигмоидални криви, а на фигури 2,3,5 и 8, където не се проявява никаква зависимост, множествата М представляват облаци от точки;- some representation of the sets of points L and M in coordinates respectively "fatigue crack growth rate - stress intensity factor interval" or log delta K and "fatigue crack growth rate - size" of the crack 'or log (da / dN) -log, in Figures 1 and 4 the sets L are described by sigmoidal curves, and in Figures 2,3,5 and 8, where no dependence shows, the sets M represent clouds of points ;
- линеаризирано представяне съгласно изобретението, в което същите данни (участващи в множествата L и М) са представени като фамилия от прави Q в координати “скорост на нарастване на уморната пукнатина - енергийна уморна функция” или log(da/dN)-log[W = (da/ dN)aenTa К]; на фигури 1,4,5 и 8 фамилията от прави Q се описва чрез log(da/dN)-log[(da/dN) делта К] или за краткост log(da/dN)-logW, а на фигури 2 и 3 е построено нормализираното й представяне като log(da/dN)-log[kW = k(da/ dN)flenTa К] или за краткост log(da/dN)-logkW.is a linearized representation according to the invention, in which the same data (participating in the sets L and M) are represented as a family of straight Q in coordinates "fatigue crack growth rate - energy fatigue function" or log (da / dN) -log [W = (da / dN) aenTa K]; in Figures 1,4,5 and 8 the family of straight Q is described by log (da / dN) -log [(da / dN) delta K] or for short log (da / dN) -logW, and in figures 2 and 3 its normalized representation is constructed as log (da / dN) -log [kW = k (da / dN) flenTa K] or for short log (da / dN) -logkW.
Сравнителният анализ на известното стандартизирано представяне на множествата от точки L и М и линеаризираното представяне съгласно изобретението (фиг. 1 -5 и 8) показва, че при един и същи брой на изпитванията точността на метода съгласно изобретението е значително повишена. Разликата е особено голяма при проведените произволни (случайни) уморни изпитвания на алуминиева сплав А17010-Т7451, показани на фиг. 8.A comparative analysis of the known standardized representation of the sets of points L and M and the linearized representation according to the invention (Figs. 1 -5 and 8) shows that in the same number of tests the accuracy of the method according to the invention is significantly increased. The difference is particularly large in the random (random) fatigue tests of aluminum alloy A17010-T7451 shown in FIG. 8.
Използването на метода съгласно изобретението за линейно представяне на у морното поведение на материалите е показан на фигури 6 иThe use of the method according to the invention for the linear representation of the marine behavior of the materials is shown in Figures 6 and
7. Материалът е високоякостна пружинна стомана (С 0.56, Мп 0.81, Si 1.85, Сг 0.21, Ni 0.15, Р 0.026, Mo 0.025, S 0.024), изпитана при циклично усукване на въздух (фигура 6) и в солена вода (0.6 М NaCl) (фигура 7). На фигура 6 фамилията от прави Q включва правите 1,2 и 3, които са получени при прилагане на напреженията делта тау епсилон [1106,1008,915] МРаи които се състоят респективно от 12,12 и 11 точки-измервания (съответно толкова спирания на теста), принадлежащи само на главните пукнатини (тези, които водят до окончателното разрушаване на образците, по една за всеки образец). За сравнение на същата фигура са показани и правите 5,6 и 7, които са получени съгласно известен стандартен метод при прилагане на същите напрежения и които се състоят респективно7. The material is high-strength spring steel (C 0.56, Mn 0.81, Si 1.85, Cr 0.21, Ni 0.15, P 0.026, Mo 0.025, S 0.024) tested with cyclic air twisting (Figure 6) and in brine (0.6 M NaCl) (Figure 7). In Figure 6, the family of straight Q includes lines 1,2 and 3, which were obtained by applying the delta tau epsilon [1106,1008,915] MPa, which consist of 12.12 and 11 point measurements, respectively (so many stops of the test), belonging only to the major cracks (those leading to the final destruction of the specimens, one for each specimen). For comparison of the same figure are shown also lines 5,6 and 7, which are obtained according to a known standard method when applying the same voltages and which consist respectively
- от 100 точки-измервания за 4 пукнатини (30 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста),- of 100 measurement points for 4 cracks (30 measurement points only for the main crack and the number of test breaks, respectively),
- от 90 точки-измервания за 5 пукнатини (40 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста) и- of 90 measurement points for 5 cracks (40 measurement points only for the main crack and the corresponding test stops), and
- от 50 точки-измервания за 4 пукнатини (25 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста).- of 50 measurement points for 4 cracks (25 measurement points only for the main crack and the number of test stops respectively).
Аналогично на фигура 7 фамилията от прави Q включва правите 1,2,3 и 4, които са получени при прилагане на напреженията делта тау епсилон [900,817,601,404] МРа и които се състоят респективно от 10, 11, 14 и 9 точки-измервания (съответно толкова спирания на теста), принадлежащи само на главните пукнатини. За сравнение на същата фигура са показани и правите 5, 6, 7 и 8, които са получени съгласно известен стандартен метод при прилагане на същите напрежения и които се състоят респективноSimilarly to Figure 7, the family of straight Q includes lines 1,2,3 and 4, which were obtained by applying the delta tau epsilon [900,817,601,404] MPa and which consist of 10, 11, 14 and 9 point measurements (respectively so many test breaks) belonging only to major cracks. For comparison of the same figure are shown also lines 5, 6, 7 and 8, which are obtained according to a known standard method for applying the same voltages and which consist respectively
- от 115 точки-измервания за 8 пукнатини (20 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста),- of 115 measurement points for 8 cracks (20 measurement points only for the main crack and the corresponding number of test stops),
- от 110 точки-измервания за 6 пукнатини (20 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста)- of 110 points-measurements for 6 cracks (20 points-measurements for the main crack only and so many test stops)
- от 203 точки-измервания за 5 пукнатини (39 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста) и- of 203 measurement points for 5 cracks (39 measurement points only for the main crack and the corresponding number of test stops), and
- от 75 точки-измервания за 3 пукнатини (26 точки-измервания само за главната пукнатина и съответно толкова спирания на теста).- of 75 measurement points for 3 cracks (26 measurement points only for the main crack and the corresponding number of test stops).
Оценката, която може да се направи за тази стомана е следната. Получените прави са почти успоредни по между си, което показва, че от всички фактори, влияещи върху уморното поведение на изпитаната стомана, най-силно въздействие има приложеното напрежение. Във въздух най-високото напрежение на циклично усукване от експериментално изследваните напрежения в интервала делта тау епсилон [ 1106,1008,915] МРа е свързано с най-високите скорости на нарастване на пукнатините и води до най-бързо разрушаване. В солена вода се оказва, че съществува аномалия, която се проявява във факта, че най-опасното напрежение на циклично усукване от експериментално изследваните напрежения в интервала делта тау епсилон [900,817,601,404] МРа е напрежението 900 МРа, при което времето на живот е най-кратко, но то не е свързано с най-високите скорости на нарастване на пукнатините. Такива скорости са наблюдавани при 601 МРа, където вероятно корозията е най драстична и петте регистрирани пукнатини са много дълги и принадлежат на интервала [2350-6600] 10-6 ш. В описаната обстановка всяка случайна флу ктуация, изразена в повишаване на напрежението може да доведе до неочаквано бързо разрушаване, така, че установената аномалия трябва да се има предвид и интервала около напрежението 601 МРа да се изследва при малка стъпка на изменение.The estimate that can be made for this steel is the following. The results obtained are almost parallel to each other, indicating that of all the factors affecting the fatigue behavior of the test steel, the applied voltage is the strongest. In air, the highest cyclic torsional stress of the experimentally studied stresses in the delta tau epsilon interval [1106,1008,915] MPa is associated with the highest rates of crack growth and leads to the fastest destruction. In salt water, it turns out that there is an anomaly that manifests itself in the fact that the most dangerous cyclic torsional stress of the experimentally tested voltages in the delta tau epsilon interval [900,817,601,404] MPa is the voltage 900 MPa, where the lifetime is short, but it is not associated with the highest rates of crack growth. Such velocities were observed at 601 MPa, where corrosion is likely to be most drastic and the five recorded cracks are very long and belong to the interval [2350-6600] 10 -6 w. In the situation described, any random fluctuations expressed in the voltage rise can lead to unexpected rapid destruction, so that the detected anomaly should be taken into account and the 601 MPa voltage interval should be investigated with a small change step.
Claims (2)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG106260A BG64998B1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Method for testsing structural materials fatigue |
| AU2002351899A AU2002351899A1 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-19 | Method for tasting structural materials fatigue |
| PCT/BG2002/000032 WO2003054521A2 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-19 | Method for tasting structural materials fatigue |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG106260A BG64998B1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Method for testsing structural materials fatigue |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG106260A BG106260A (en) | 2002-04-30 |
| BG64998B1 true BG64998B1 (en) | 2006-11-30 |
Family
ID=3928608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG106260A BG64998B1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Method for testsing structural materials fatigue |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2002351899A1 (en) |
| BG (1) | BG64998B1 (en) |
| WO (1) | WO2003054521A2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BG64998B1 (en) * | 2001-12-21 | 2006-11-30 | Донка АНГЕЛОВА | Method for testsing structural materials fatigue |
| ATE338942T1 (en) * | 2004-01-27 | 2006-09-15 | Abb Research Ltd | ESTIMATION OF AN IRREVERSIBLE AGING PROCESS |
| CN104792633B (en) * | 2015-04-17 | 2017-09-29 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | A kind of airframe crack expansion life span predication method |
| CN111474069A (en) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 中国北方车辆研究所 | Segmented back-thrust method for fatigue life and load of friction plate core plate |
| CN111504818A (en) * | 2020-04-22 | 2020-08-07 | 南京蜂动检测科技有限公司 | Method for detecting fatigue life of aluminum alloy for rail transit |
| CN113670720B (en) * | 2021-08-12 | 2022-09-02 | 南京工业大学 | Method for predicting fatigue life of brazing welding joint based on finite volume strain energy |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69029530T2 (en) * | 1989-04-10 | 1997-08-07 | Hitachi Ltd | Procedure for determining the life of a connection |
| US5005423A (en) * | 1990-09-13 | 1991-04-09 | United Technologies Corporation | Crack growth rate measuring instrument |
| BG64998B1 (en) * | 2001-12-21 | 2006-11-30 | Донка АНГЕЛОВА | Method for testsing structural materials fatigue |
-
2001
- 2001-12-21 BG BG106260A patent/BG64998B1/en unknown
-
2002
- 2002-12-19 AU AU2002351899A patent/AU2002351899A1/en not_active Abandoned
- 2002-12-19 WO PCT/BG2002/000032 patent/WO2003054521A2/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003054521A3 (en) | 2003-12-31 |
| AU2002351899A1 (en) | 2003-07-09 |
| WO2003054521A2 (en) | 2003-07-03 |
| BG106260A (en) | 2002-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Newman Jr et al. | Compression pre-cracking to generate near threshold fatigue-crack-growth rates in two aluminum alloys | |
| BG64998B1 (en) | Method for testsing structural materials fatigue | |
| Burchill et al. | Microstructurally small fatigue crack growth rates in aluminium alloys for developing improved predictive models | |
| Nakajima et al. | Effect of quantity of martensitic transformation on fatigue behavior in type 304 stainless steel | |
| Hellier et al. | On the mode II fatigue threshold for mild steel | |
| Peixoto et al. | Fatigue crack propagation behavior in railway steels | |
| Stelzer et al. | Comparison of quasi-static and cyclic fatigue delamination resistance of carbon fiber reinforced polymer-matrix laminates under different mode loading | |
| Sander et al. | Experimental and numerical investigations on crack initiation and crack growth under constant and variable amplitude loadings in the VHCF regime | |
| Zambrano et al. | Self-arresting fatigue cracks at notches in nodular cast iron | |
| Castro et al. | A generalized concept of a fatigue threshold | |
| Ahmad et al. | The influence of notch plasticity on short fatigue crack behaviour | |
| Gelmedin et al. | Failure behaviour of the superalloy MAR-M247 LC under LCF, HCF and combined LCF/HCF loading | |
| Zergoug et al. | Mechanical stress analysis by eddy current method | |
| Faanes et al. | Influence of contact loading on fretting fatigue behaviour | |
| Byrne et al. | Influence of sub-surface defects on low-cycle fatigue life in a gas turbine disc alloy at elevated temperature | |
| De Tender et al. | Online fatigue crack growth monitoring with clip gauge and direct current potential drop | |
| Purnowidodo et al. | The effect of hold time of overload on crack propagation behavior emerging from notch root | |
| Seok et al. | Evaluation of material degradation of 1Cr-1Mo-0.25 V steel by ball indentation and resistivity | |
| Kumar et al. | EFFECT OF CRACK OFFSET DISTANCE ON FATIGUE LIFE IN SENB SPECIMEN UNDER MULTIPLE CRACK GEOMETRY OF 6061 ALUMINIUM ALLOY | |
| Liu | Predicting fatigue life of welded joints under variable amplitude loading spectra | |
| Schopf et al. | Investigations on Multi-Stage Tests and Transient Endurance Limit Behavior Under Low-, High-and Very High Cycle Fatigue Loads | |
| Müller et al. | Experimental investigations and damage calculations of a load time history in the very high cycle fatigue | |
| Okrajni et al. | The attempt of the low-cycle fatigue life description of chosen creep-resistant steels under mechanical and thermal interactions | |
| Tomasella et al. | Influence of the transient material behaviour in the fatigue life estimation under random loading | |
| Si et al. | Low cycle fatigue crack growth behavior of modified rotor steel under high-temperature |