ASTM E647 vermoeiing scheurgroei da/dN en grenswaarde dKth
De scheurgroei da/dN en de grenswaarde ΔKth volgens ASTM E647 zijn breukmechanische materiaaleigenschappen bepaald via cyclische belasting met constante amplitude.
Scheurgroeicurve Gebied I & Gebied II Video Grenswaarde ΔKth Scheurgroei da/dNParis curve Software Testmachines Bijkomende informatie
Scheurgroeicurve
De scheurgroei in een materiaal wordt beschreven in de scheurgroeicurve. De curve is verdeeld in drie gebieden:
- Gebied I: lage scheurgroeisnelheid; Drempelwaarde ΔKth waarde waar de scheurgroei aanvangt
- Gebied II: constante scheurgroeisnelheid; wordt wiskundig beschreven met de Paris curve, Vermoeiingsscheurgroei da/dN
- Gebied III: hoge scheurgroeisnelheid; eindigt bij breuk, kritische spanningsintensiteitsfactor K1C
Gebieden I en II van de scheurgroeicurve
De norm ASTM E647 voor bepaling van de grenswaarde Δkthth en de scheurgroei da/dN behandelt gebieden I en II van de scheurgroeicurve. De scheurgroei volgens ASTM E647 wordt vooral gebruikt voor ductiele materialen. Hierbij wordt een onderscheid gemaakt tussen de grenswaarde Δkth (gebied I) en de vermoeiingsscheurgroei da/dN (gebied II).
Scheurgroeitest volgens ASTM E647
De scheurgroeitest volgens ASTM E647 wordt uitgevoerd op CT samples, in een HA servohydraulische testmachine van 250 kN. De gemeten karakteristieke waarden zijn de scheurgroei da/dN en de grenswaarde ΔKth.
Grenswaarde ΔKth (gebied I) volgens ASTM E647
Voor het bepalen van de grenswaarde ΔKth volgens ASTM E647, worden in het begin van de test belastingen aangebracht in het gebied van de scheurinitiatie of hoger. De scheurgroeisnelheid wordt steeds verder gereduceerd door het verminderen van de belastingsamplitude. In het begin groeit de scheur relatief snel. Naar het einde van de test toe, vertraagt de scheurgroei tot de scheur stopt of ten minste een scheursnelheid da/dN van 10-7 mm/belastingswissel bereikt wordt. Bij dit punt kan Δkth bepaald worden. Met deze methode kunnen de grenswaarde Δkthth (gebied I) en de Paris curve (gebied II) bepaald worden.
De norm ASTM E647 beschrijft twee methoden voor de bepaling van de grenswaarde:
a) Tests bij constante spanningsverhouding R
Bij methoden met constante spanningsverhouding, worden zowel de maximale als de minimale spanningsintensiteit verlaagd om de cyclische spanningsitensiteit te reduceren.
Om vertragingen door de reductie van de last bij groter wordende scheurlengte te vermijden, moeten de incrementen passend gekozen worden. De ASTM E647 norm laat zowel incrementele als continue verlaging toe. Bij incrementele verlaging blijven de krachten (P) constant binnen elk increment. Dit leidt tot een kortstondige verhoging van de spanningsintensiteit door de groeiende scheur, tot de kracht terug wordt verlaagd. Daarom mag volgens ASTM E647 de trap niet meer bedragen dan 10% van de respectievelijke hogere belasting, of moet de breedte van de trap tenminste 0,5 mm zijn.
b) Tests bij constante maximale spanningsintensiteit
Naast de methoden met constante R verhouding, beschrijft de norm ASTM E647 ook een methode met constante maximale spanningsintensiteitsfactor. Hierbij wordt gestart met een hoge cyclische spanningsintensiteitsfactor en wordt de minimale spanningsintensiteit continu verhoogd tot de grenswaarde bereikt wordt.
Scheurgroei da/dN volgens ASTM E647 (gebied II)
Bij de bepaling van de stabiele scheurgroei da/dN volgens ASTM E647 wordt de belastingsamplitude, Fmax en Fmin, constant gehouden tijdens het testproces. Door de afnemende sectie die de belasting moet ondergaan, stijgt de spanningsintensiteit aan de scheurtip en versnelt de scheurgroei.
Deze onderzoeksmethode kan gebruikt worden voor het bepalen van de scheurgroeicurve (gebied II) en de Paris curve. Bepaling van de grenswaarde Δkth is niet mogelijk.
Wat is de Paris curve?
Het middelste gebied (gebied II) van de scheurgroeicurve wordt de Paris curve genoemd.
De scheurgroeicurve is opgebouwd uit de constante verhoging van de scheurlengte per belastingswissel (da/dN) in verhouding tot de cyclische spanningintensiteitsfactor dK. In het middelste gebied (gebied II) kan de scheurgroeicurve wiskundig beschreven worden met de eenvoudige Paris vergelijking:
Da/dN = C*(ΔK)m
Dit gebied wordt ook de Paris curve genoemd, omdat ze door de stabiele scheurgroei een rechte vormt op een logaritmische schaal.
Passende producten: Software
Voor testXpert Research is een speciaal testprogramma beschikbaar voor de bepaling van scheurgroei in de gebieden I en II volgens ASTM E647.
Met dit testprogramma kunnen zowel het voorscheuren als de bepaling van de scheurgroeicurve uitgevoerd worden.
Door gebruik van verschillende types belastingen, kunnen de grenswaarde ΔKth, de scheurgroei da/dN en de Paris curve automatisch bepaald worden.
Passende producten: testmachines
Voor bepaling van de scheurgroei zijn testmachines beschikbaar met verschillende aandrijfconcepten voor statische tests, dynamische tests en scheurgroei.
Vibrophores zijn geschikt voor scheurgroei en het uitvoeren van tests volgens ASTM E647. Het testsysteem is gebaseerd op een verende massa die aan het trillen gebracht wordt in een magnetisch veld en zo een dynamische belasting opwekt. Met een geïntegreerde elektromechanische aandrijving wordt een statische voorlast aangebracht.
