ASTM E647 crescita della cricca da / dN valore di soglia ΔKth
La crescita della cricca da/dN e il valore di soglia ΔKth secondo ASTM E647 sono valori materiali della meccanica della frattura determinati con carico ciclico ad ampiezza costante.
Curva crescita della cricca Regione I & Regione II Video Valore soglia ΔKth Crescita della cricca da/dNCurva Paris Software Macchine di prova Informazioni aggiuntive
Curva crescita della cricca
La crescita della cricca di un materiale viene descritta nella curva di crescita della cricca. La curva si divide in tre regioni:
- Regione I: velocità di crescita della cricca bassa; valore di soglia ΔKth al quale la crescita della cricca è appena iniziata
- Regione II: velocità di crescita della cricca costante; per la spiegazione matematica consultare la legge di Paris, crescita della cricca a fatica da/dN
- Regione III: velocità di crescita della cricca elevata; termina con la frattura, fattore di intensificazione critico K1C.
Regione I e regione II della curva di crescita della cricca
La norma ASTM E647 per la determinazione del valore di soglia ΔKth e della crescita della cricca a fatica da/dN tratta le regioni I e II della curva di crescita della cricca. La crescita della cricca secondo la norma ASTM E647 è determinata principalmente per i materiali duttili. Qui si fa una differenziazione tra il valore di soglia ΔKth (regione I) e la crescita della cricca per fatica da/dN (regione II).
Test di crescita della cricca secondo ASTM E647
Il test di crescita della cricca secondo ASTM E647 viene eseguito su provini CT con una macchina di prova servoidraulica HA 250 kN. I valori caratteristici determinati sono la crescita della cricca da/dN e il valore di soglia ΔKth.
Valore di soglia ΔKth (regione I) secondo ASTM E647
Per determinare il valore di soglia ΔKth secondo ASTM E647, all'inizio della prova vengono applicati al provino carichi nella regione di innesco della cricca. Riducendo l'ampiezza del carico, la relativa velocità di crescita rallentata sempre di più. All'inizio, la cricca cresce abbastanza rapidamente, verso la fine della prova rallenta fino a quando la si arresta o raggiunge almeno una velocità da/dN pari a 10-7 mm/variazione del carico. Una volta stabilito questo punto, è possibile determinare il ΔKth. Con questo metodo è possibile determinare il valore di soglia ΔKth (regione I) e la curva di Paris (regione II).
Lo standard ASTM E647 descrive due metodi per la determinazione della soglia:
a) Prova a rapporto di sollecitazione costante R
Per i metodi con rapporto di sollecitazione costante, sia l'intensità di sollecitazione massima che quella minima vengono abbassate per ridurre l'intensità di sollecitazione ciclica.
Per evitare effetti di ritardo dovuti alla riduzione del carico con l'aumento della lunghezza della cricca, gli incrementi devono essere selezionati in modo appropriato. Lo standard ASTM E647 prevede sia l'abbassamento incrementale che quello continuo. Nel primo caso le forze (P) sono costanti per ogni incremento. La crescita della cricca provoca quindi un breve aumento dell'intensità della sollecitazione fino a quando il carico non viene nuovamente ridotto. Pertanto, secondo la norma ASTM E647, l'altezza dello step non deve superare il 10% del rispettivo carico superiore, oppure la larghezza deve essere di almeno 0,5 mm.
b) Prova a intensità di sollecitazione massima costante
Oltre ai metodi in cui il rapporto R viene mantenuto costante, la norma ASTM E647 consente un metodo con un fattore di intensità di sollecitazione massima costante. In questo metodo di determinazione della soglia, partendo da un fattore di intensità di sollecitazione ciclica elevato, quella minima viene aumentata di continuo fino al raggiungimento del valore di soglia.
Crescita della cricca da/dN secondo ASTM E647 (regione II)
Per determinare la crescita stabile delle cricche da/dN secondo ASTM E647 mantenendo l'ampiezza del carico, Fmax e Fmin rimangono costanti durante l'intero processo di prova. A causa della diminuzione della sezione portante e del conseguente aumento dell'intensità delle sollecitazioni sulla punta della cricca, la propagazione della cricca accelera.
Questo metodo di indagine può essere utilizzato per determinare la curva generale di crescita della cricca (regione II) e la curva di Paris. Non è possibile determinare il valore di soglia ΔKth.
Cos’è la curva di Paris?
La sezione centrale (regione II) della curva di crescita della cricca è conosciuta come curva di Paris.
L'aumento costante della lunghezza della cricca per variazione del carico (da/dN), in relazione al fattore di intensità della sollecitazione ciclica dK, è definito come curva di crescita della cricca. Nella regione centrale (regione II), la curva di crescita della cricca può essere descritta matematicamente con la semplice equazione della legge di Paris:
Da/dN = C*(ΔK)m
Questa regione viene anche descritta come curva di Paris. La crescita stabile delle cricche indica che la curva ha una pendenza costante quando viene tracciata logaritmicamente.
Prodotti correlati: Software
Per il testXpert Research è disponibile un programma di prova speciale per la determinazione della crescita della cricca nella regione I e II secondo ASTM E647.
Con questo programma, è possibile eseguire sia il pre-cracking che la determinazione della curva di crescita della cricca.
Con l'utilizzo di diversi tipi di carico, è possibile determinare automaticamente il valore di soglia ΔKth, la crescita della cricca da/dN e la curva di Paris.
Prodotti correlati: macchine di prova
Per la determinazione della crescita della cricca sono disponibili macchine di prova con diversi concetti di azionamento per prove statiche, prove dinamiche e generazione di cricche.
I Vibrofori possono essere utilizzati per la generazione di cricche e per l'esecuzione di prove secondo la norma ASTM E647. Questo strumento di prova si basa su un sistema molla-massa che viene fatto vibrare in un campo magnetico, generando così un carico dinamico. Un precarico statico viene applicato tramite un azionamento elettromeccanico integrato.
