Próba zmęczeniowa (Badanie Wöhlera) według DIN 50100, ASTM E466-15, ISO 1099
W badaniu zmęczeniowym (także badaniu Wöhlera) zgodnie z normą DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099 materiał lub element poddawany jest okresowo zmieniającemu się (cyklicznemu) obciążeniu. Badanie na kompozytach opisano w ASTM D3479.
Badanie zmęczeniowe służy do określenia wytrzymałości czasowej i wytrzymałości długoczasowej dla naprężeń rozciągających, ściskających, zginających i skręcających. Szczególnie w przypadku komponentów badania zmęczeniowe można wykorzystać do identyfikacji słabych punktów i wyeliminowania ich poprzez zmiany konstrukcyjne lub materiałowe. Wytrzymałość krótkoczasowa nie zostaje uwzględniona w badaniu zmęczeniowym. Ona jest badana w badaniu Low Cycle Fatigue .
W badaniu zmęczeniowym amplituda obciążenia i średnie obciążenie są stałe podczas jednostopniowego badania wibracyjnego. W zależności od wielkości amplitudy obciążenia można je zastosować z różnymi częstotliwościami, zanim próbka ulegnie zniszczeniu.
Przeprowadzenie Krzywa Wöhlera Prosta wytrzymałości czasowej Maszyny wytrzymałościowe Dalsze badania
Przeprowadzenie badania zmęczeniowego według DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099
W badaniu zmęczeniowym zostają określone wytrzymałość czasowa i wytrzymałość długoczasowa materiałów i komponentów. W tym celu obciąża się cyklicznie kilka próbek.
- Badanie Wöhlera prowadzi się do momentu wystąpienia określonego uszkodzenia próbki (zniszczenia, pęknięcia).
- W badaniu Wöhlera wyznaczana jest liczba oscylacji (graniczna liczba cykli oscylacji). Jeśli próbka osiągnie dopuszczalną liczbę cykli bez zauważalnych uszkodzeń, jest oceniana jako odporna na zmęczenie lub jako przebiegająca.
Naprężenie średnie, naprężenie górne i naprężenie poniżej obciążenia cyklicznego są stałe dla każdej próby zmęczeniowej. Podczas badania tej samej krzywej Wöhlera zmienia się albo tylko naprężenie średnie, albo tylko stosunek naprężenia górnego do dolnego.
Krzywa Wöhlera
Zmierzone wartości naprężeń odchylenia i liczby oscylacji w większości badań zmęczeniowych dają w wyniku krzywą Wöhlera.
Z wykresu Wöhlera można odczytać maksymalną liczbę zmian obciążenia dla określonej amplitudy obciążenia.
Krzywa Wöhlera jest podzielona na trzy obszary:
- Wytrzymałość krótkoczasowa K(Low Cycle Fatigue LCF): Ze względu na dużą amplitudę obciążenia próbka rozciąga się plastycznie i po kilku cyklach drgań ulega zniszczeniu. Zakres wytrzymałości krótkoczasowej nie jest objęty normą DIN 50100.
- Wytrzymałość czasowa Z(High Cycle Fatigue HCF): W zależności od wielkości amplitudy obciążenia próbka może wytrzymać tylko określoną liczbę cykli drgań.
- Wytrzymałość długoczasowa D(Very High Cycle Fatigue VHCF): W zależności od amplitudy obciążenia występują przerwy i przebiegi.
Prosta wytrzymałości czasowej
Przy reprezentacji podwójnie logarytmicznej zakres wytrzymałości zmęczeniowej krzywej Wöhlera jest prawie prosty. Linia ta nazywana jest także prostą wytrzymałości czasowej.
Położenie i nachylenie linii wytrzymałości czasowej zależy od wielu czynników:
- Materiał
- Geometria próby
- Rodzaj oddziaływania
- Warunki produkcyjne
- Obróbka cieplna
- Chropowatość powierzchni
