Mühendisler bir malzemenin tekrarlanan stres altında ne zaman arızalanacağını nasıl tahmin eder? Bu makalede yorulma analizinde önemli bir araç olan S-N eğrisi tanıtılmaktadır. Ortalama stres, çok eksenli stres dönüşümü ve düzensiz stresin malzeme yorulma ömrünü tahmin etmek için nasıl ele alındığını öğreneceksiniz. Bu kavramların anlaşılması, daha dayanıklı ve güvenilir bileşenlerin tasarlanmasına yardımcı olabilir. Yorulma analizinin inceliklerini keşfetmek ve mühendislik projelerinizin uzun ömürlü olmasını sağlamak için okumaya devam edin.
Malzemelerin yorulma özellikleri tipik olarak S-N eğrileri olarak bilinen tek eksenli gerilme döngüleri ile ifade edilir. Bu bağlamda kırılma mekaniğine dayalı yorulma teorisinin dikkate alınmadığını belirtmek önemlidir.
Zaman içindeki stres değişimi genellikle sinüs dalgası, kare dalga veya darbe gibi düzenli bir model izler. Bununla birlikte, ortalama gerilimin yorulma performansı üzerindeki etkisi genellikle göz ardı edilir (yani, r=Smin/Smaksimum ≠ -1).
Gerçekte, gerilme durumu genellikle düzensiz gerilme değişimi ve r≠-1 ile çok eksenlidir. Düzenli gerilme değişimi, tek eksenli gerilme ve r=1 içeren laboratuvarda ölçülen gerçek gerilme ve yorulma performansı arasındaki uygunluk, yorulma analizinin temelini oluşturur.
Farklı r değerleri için S-N eğrileri mevcut olduğunda, bilinmeyen r değerleri için S-N eğrisini belirlemek üzere tipik olarak enterpolasyon yöntemi kullanılır.
Sadece r=-1 olan bir S-N eğrisinin mevcut olduğu durumlarda, eşdeğer gerilmeyi hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılabilir. Bu formül r≠-1 tek eksenli gerilmeyi r=-1 olduğunda eşdeğer gerilme olarak bilinen tek eksenli gerilmeye dönüştürür:
Burada, Sa yarı gerilme genliği, Se istenen eşdeğer gerilme, Sm ortalama gerilimdir ve farklı Su ve n farklı teoriler oluşturmaktadır:
Dönüşüm için kullanılan gerilme türünü belirlemek için aşağıdaki gerilme seçenekleri mevcuttur: Von Mises eşdeğer gerilimi, maksimum kayma gerilimi, maksimum asal gerilim veya belirli bir gerilim bileşeni (Sx, Syz, vb. gibi).
Bazen, büyüklüğü değişmeden kalan bir işaretli Mises gerilimi de kullanılır. İşaret, maksimum asal gerilmenin işaretine karşılık gelir. Bu yöntemin bir avantajı, ortalama gerilme veya r'ye yansıyan gerilme veya sıkıştırma etkilerinin dikkate alınmasına izin vermesidir.
Benzer şekilde güç teori̇si̇Von Mises eşdeğer gerilme ve maksimum kayma gerilmesi dönüşümü yüksek sünekliğe sahip malzemeler için uygunken, maksimum asal gerilme dönüşümü kırılgan malzemeler için uygundur.
Düzensiz yüksek ve alçak eşdeğer tek eksenli gerilme zaman eğrisi, bir dizi basit gerilme döngüsü (Sa, Sm) ve bunlara karşılık gelen zamanlar.
Sayım ve istatistikler, yola bağlı yöntem ve yoldan bağımsız yöntem dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılarak elde edilebilir.
Sayım işlemini tamamlamak için en yaygın kullanılan yağmur akışı sayım yöntemi olan yol korelasyon yöntemi uygulanır. Algoritması ve prensibi "Downing, S., Society, D. (1982) Simplified rain flow counting algorithms. Int J Fatigue, 4, 31 - 40".
Yağmur akışı işleminden sonra, düzensiz stres zaman eğrisi bir dizi basit döngüye dönüştürülür (Sa, Smve niburada ni döngü sayısıdır).
Bu yöntem, hasar birikim teorisinin (Miner kriteri) hesaplanması ve analiz edilmesi için uygulanmasına izin verir: Toplam (ni/Ni), burada Ni stres döngüsüne karşılık gelen ömürdür (Sa, Sm, yukarıya bakınız).
Bu teknik genellikle belirli sayıda döngüden sonra güvenlik faktörünü veya belirli bir karmaşık stres döngüsünün karşılık gelen ömrünü ölçmek için kullanılır.
Şu anda, ticari yorulma analizi yazılımı çoğunlukla yukarıda bahsedilen sürece dayanmaktadır.
Bununla birlikte, yorulma analizinin ampirik bir analiz olduğu ve şu anda olgun ve eksiksiz bir teorinin mevcut olmadığı unutulmamalıdır.
Çok eksenli gerilmenin tek eksenli gerilmeye dönüştürülmesine ilişkin farklı bakış açıları vardır.
Örneğin Von Mises gerilimi, şekil değişiminin özgül enerjisi fikrine dayanan bir gerilme boyutu niceliğidir.
Pozitif ve negatif veya gerilim ve sıkıştırma kavramlarını kullanmak kesin olmayan bir yöntemdir ve tavsiye edilmez.
Uygulanacak stres türünün seçimi, hangi stres türünün kontrol eden birincil faktör olduğunu belirlemek için malzemeler veya yapılar üzerindeki çatlakların olası eğilimine bağlıdır. yorulma hatasi.
Mühendislik uygulamaları, iyi plastisiteye sahip çeliğin, aşağıdaki durumlarda asal gerilmenin tekrarlanan dinamik yüklemesi nedeniyle sıklıkla hasar gördüğünü göstermiştir yorulma hatasi.
Ortalama Stres Etkisinin Tedavisi Üzerine Ek:
"Farklı R değerleri altında S-N eğrileri varsa, bilinmeyen R değerleri altında S-N eğrisini belirlemek için genellikle enterpolasyon yöntemi kullanılır."
Bu, kontrol edilecek birden fazla stres olduğunda yararlı olan tek bir yöntemdir. Ancak, sadece bir stres ömrünü kontrol ederken bu yöntem hantal olabilir.
Diğer bir yöntem ise R = -1 koşulu altında eşdeğer gerilme yarı genliğini belirlemek ve ardından S-N eğrisini doğrudan uygulamaktır.
Ortalama bir gerilme olduğunda, S-N eğrisi doğrudan kullanılamaz. Bunun yerine GOODMAN EĞRİSİNİ veya değiştirilmiş GOODMAN EĞRİSİNİ kullanın.
MachineMFG'nin kurucusu olarak, kariyerimin on yıldan fazlasını metal işleme sektörüne adadım. Kapsamlı deneyimim, sac metal imalatı, talaşlı imalat, makine mühendisliği ve metaller için takım tezgahları alanlarında uzman olmamı sağladı. Bu konular hakkında sürekli düşünüyor, okuyor ve yazıyorum, sürekli olarak alanımın ön saflarında kalmaya çalışıyorum. Bilgi ve uzmanlığımın işiniz için bir değer olmasına izin verin.
TR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO