ASTM E647 Wzrost pęknięcia da/dN i wartość progowa ΔKth
Wzrost pęknięcia da/dN i wartość progowa ΔKth zgodnie z ASTM E647 są wartościami charakterystycznymi materiału mechanik pękania i zostają określone przy cyklicznym obciążeniu ze stałą amplitudą.
Krzywa wzrostu pęknięcia Zakres I & Zakres II Wideo Wartość progowa ΔKth Wzrost pęknięcia da/dN Prosta paryska Oprogramowanie Maszyny wytrzymałościowe Dalsze informacje
Krzywa wzrostu pęknięcia
Wzrost pęknięcia materiału zostaje opisany krzywą wzrostu pęknięcia. Ta krzywa jest podzielona na trzy zakresy:
- Zakres I: niska prędkość wzrostu rysy, wartość progowa ΔKth przy której dopiero rozpoczyna się rozwój pęknięcia
- Zakres II: stała prędkość wzrostu pęknięcia, matematycznie zostaje opisana prostą paryską, wzrost pęknięcia zmęczeniowego da/dN
- Zakres III: wysoka prędkość wzrostu rysy, kończy się gwałtownym zerwaniem, krytyczny współczynnik intensywności naprężenia K1C
Zakres I i II krzywej wzrostu pęknięcia
ASTM E647 do określania wartości progowej ΔKth i wzrostu pęknięć zmęczeniowych da/dN dotyczy obszarów I i II krzywej wzrostu pęknięć. Wzrost pęknięć zgodnie z normą ASTM E647 określa się głównie w materiałach ciągliwych. Rozróżnia się przy tym określenie wartości progowej ΔKth (zakres I) i wzrostu pęknięcia zmęczeniowego da/dN (zakres II).
Pomiar wzrostu pęknięcia zgodnie z ASTM E647
Test wzrostu pęknięć zgodnie z ASTM E647 przeprowadza się na tak zwanych próbkach CT. Przy tym wykorzystuje się serwohydrauliczną maszynę wytrzymałościową HA 250 kN . Wyznaczone wartości charakterystyczne to wzrost pęknięcia da/dN i wartość progowa ΔKth.
Wartość progowa ΔKth (zakres I) zgodnie z ASTM E647
Aby wyznaczyć wartość progową ΔKth zgodnie z ASTM E647 próbkę na początku badania obciąża się obciążeniami w obszarze powstawania pęknięć lub większymi. Prędkość wzrostu pęknięcia jest coraz bardziej spowalniane poprzez dalsze zmniejszanie amplitudy obciążenia. Na początku pęknięcie rośnie stosunkowo szybko, pod koniec badania wzrost pęknięcia spowalnia, aż do ustania pęknięcia lub osiągnięcia co najmniej prędkości pękania da/dN wynoszącej 10-7 mm/cykl obciążenia. Po osiągnięciu tego punktu można określić ΔKth. Metodą tą można wyznaczyć wartość progową ΔKth (zakres I) oraz prostą paryską (zakres II).
W normie ASTM E647 opisano dwie metody wyznaczania wartości progowej:
a) Badanie przy stałym stosunku naprężenia R
W przypadku metod stałego współczynnika naprężeń obniża się zarówno maksymalną, jak i minimalną intensywność naprężeń, aby zmniejszyć cykliczną intensywność naprężeń.
Aby uniknąć efektu opóźnienia spowodowanego redukcją obciążenia w miarę wzrostu długości pęknięcia, należy odpowiednio dobrać przyrosty. ASTM E647 pozwala na stopniowe jak także ciągłe opuszczanie. Przy stopniowym obniżaniu siły (P) są stałe w określonym stopniu. Powoduje to krótkotrwały wzrost intensywności naprężeń z powodu rosnącego pęknięcia, aż do ponownego obniżenia obciążenia. Dlatego zgodnie z ASTM E647 wysokość stopnia nie może przekraczać 10% wyższego obciążenia lub szerokość stopni musi wynosić co najmniej 0,5 mm.
b) Badanie przy stałej maksymalnej intensywności naprężenia
Oprócz metod, w których stosunek R jest utrzymywany na stałym poziomie, w ASTM E647 dozwolona jest metoda ze stałym maksymalnym współczynnikiem intensywności naprężenia. Dzięki tej metodzie do wyznaczania progu minimalnej intensywności naprężenia jest stale zwiększane, zaczynając od wysokiego cyklicznego współczynnika intensywności naprężenia, aż do osiągnięcia wartości progowej.
Wzrost pęknięcia da/dN zgodnie z ASTM E647 (zakres II)
Aby móc stabilny wzrost pęknięcia da/dN zgodnie z ASTM E647 określić stabilny wzrost pęknięcia da/dN zgodnie z ASTM E647 przy zachowaniu amplitudy obciążenia, Fmax i Fmin są utrzymywane na stałym poziomie przez cały czas trwania badania. Ze względu na zmniejszający się przekrój nośny, a co za tym idzie rosnąca intensywność naprężenia na wierzchołku pęknięcia, postęp pękania przyspiesza.
Podczas tego badania można wyznaczyć ogólną krzywą wzrostu pęknięć (zakres II) oraz prostą paryską. Określenie wartości progowej ΔKth nie jest możliwe.
Co to jest prosta paryska?
Jako prosta paryska zostaje określony środkowy zakres (zakres II) krzywej wzrostu pęknięcia.
Stały wzrost długości pęknięcia na cykl obciążenia (da/dN) w oparciu o cykliczny współczynnik intensywności naprężeń dK nazywany jest krzywą wzrostu pęknięć. W obszarze środkowym (zakres II) krzywą wzrostu pęknięć można opisać matematycznie za pomocą prostego prawa paryskiego:
Da/dN = C*(ΔK)m
Obszar ten nazywany jest również prostą paryską, ponieważ ze względu na stabilny wzrost pęknięć w tym obszarze krzywa ma stałe nachylenie, gdy jest wyświetlana logarytmicznie.
Pasujące produkty: Oprogramowanie
Dla testXpert Research dostępny jest specjalny program badawczy do określania wzrostu pęknięć w zakresie I i II zgodnie z ASTM E647.
Za pomocą programu badawczego można przeprowadzić zarówno oscylację , jak i wyznaczyć krzywą narastania pęknięcia.
Za pomocą różnych rodzajów obciążenia można automatycznie wyznaczyć wartości charakterystyczne wartość progową ΔKth, wzrost pęknięcia da/dN, jak i prostą paryską.
Pasujące produkty: Maszyny wytrzymałościowe
Aby określić wzrost pęknięć, dostępne są maszyny wytrzymałościowe z różnymi koncepcjami napędu do badań statycznych, badań dynamicznych i generowania pęknięć.
Pulsatory wysokiej częstotliwości można stosować do generowania pęknięć i przeprowadzania badań zgodnie z ASTM E647. System badawczy opiera się na układzie sprężyna-masa, który oscyluje w polu magnetycznym i w ten sposób wytwarza obciążenie dynamiczne. Statyczne obciążenie wstępne jest przykładane przez zintegrowany napęd elektromechaniczny.
