Ensaios de Low Cycle Fatigue (LCF) conforme ISO 12106 / ASTM E606
Low Cycle Fatigue significa fadiga com número baixo de ciclos.
O ensaio de Low Cycle Fatigue (LCF) conforme ISO 12106 e ASTM E606 é um ensaio de fadiga no qual uma carga cíclica é simulada até a falha. O ensaio é tipicamente realizado em uma máquina e ensaio servo-hidráulica .
Materiais expostos a estresses térmicos e mecânicos extremos somente podem projetados na faixa da fadiga de baixo ciclo, ou seja, no máximo até 105 trocas de carga. Exemplos disso são principalmente pás de turbinas e discos de motores de avião e turbinas estacionárias para geração de energia. Nesse meio-tempo o ensaio LCF também é utilizado em turboalimentadores de gás de escape, coletores de escape e outros componentes. Nesses componentes surge em entalhes construtivos, por ex. na conexão entre pá e disco, deformação cíclica plástica induzida por extensão a qual mais cedo ou mais tarde causa uma trinca. No ensaio de Low Cycle Fatigue, esses estresses são simulados em uma amostra e o número de ciclos até o surgimento da trinca é determinado. Na maioria das vezes o ensaio é executado à temperatura elevada. A frequência de teste é tipicamente entre 0,01 e 5 Hz.
Especialmente a máquina para ensaios e o regulador da máquina têm um papel a desempenhar aqui. Na transição da deformação elástica à deformação plástica, a rigidez da amostra sofre uma mudança dramática e o regulador deve reagir com muita rapidez para garantir por ex. a velocidade constante de aumento da deformação. A rigidez especialmente elevada da máquina para ensaios possui relevância decisiva aqui.
Normas Vídeo Estresse Execução do ensaio Cyclic Hardening Cyclic Softening Término do ensaio Máquinas para ensaios de materiais Software de ensaio Outros ensaios
Estresse no ensaio de Low Cycle Fatigue
O estresse no ensaio de Low Cycle Fatigue é composto por uma fase de deformação elástica Ɛa,e e uma fase de deformação plástica Ɛa,p: Ɛa,t = Ɛa,e + Ɛa,p
Enquanto na faixa elástica existe uma correlação linear entre tensão e deformação (Lei de Hook), na faixa plástica ela não é linear. A consequência disso é um loop de histerese.
Os ensaios de Low Cycle Fatigue conforme ISO 12106 / ASTM E606 são realizados com amplitude constante. Adicionalmente, tempos de espera podem ser inseridos para analisar também processos de fluência/ de relaxação. Como valor definido é utilizado um triângulo ou ou trapézio para tempos de espera.
Para a simulação de cargas operacionais específicas também outros intervalos de deformação são possíveis. Dessa forma, também ensaios de Low Cycle Fatigue são realizados com uma vibração superimposta de frequência maior.
A frequência do ensaio é normalmente inferior a / igual a 1 Hz, sendo que este limite se desloca cada vez mais para cima de modo que ensaios LCF também são realizados até 10 Hz.
Os ensaios LCF são realizados com controle por deformação. Somente em casos especiais ocorre na faixa da histerese estabilizada ou nos tempos de espera a mudança para o controle por força para analisar efeitos de fluência. Para a caracterização do material os ensaios são normalmente realizados com uma relação RƐ de -1.
Sequência de ensaio Low Cycle Fatigue
Após a instalação cuidadosa da amostra, ela será aquecida até a temperatura de ensaio. Nisso a máquina se encontra sob controle por força, o valor definido é de 0 kN. Quando a temperatura desejada foi alcançada, o extensômetro será posicionado. Quando o extensômetro já estava posicionado na amostra durante a fase de aquecimento, a alteração de L0 deverá ser considerada. Na sequência é feita a mudança para o controle por deformação e o ensaio será iniciado.
Os primeiros ciclos são de importância especial visto que os materiais podem apresentar aqui fortes variações do comportamento.
Contudo, na maioria das vezes é obtida uma histerese estabilizada após algumas trocas de carga. Alguns materiais, por sua vez, apresentam nem solidificação nem dessolidificação.
Fim do ensaio
O fim do ensaio de fadiga de baixo ciclo é normalmente definido como diminuição porcentual da força da reta de regressão da histeres estabilizada.
Em decorrência desse comportamento do material é importante que no início cada um dos loops de histerese seja registrado. Na faixa estabilizada é suficiente quando por ex. cada centésimo ou milésimo seja armazenado. Frequentemente é selecionada aqui também uma distância logarítmica e adicionalmente definida como critério de armazenamento uma variação porcentual da força. Ao aproximar-se ao término do ensaio, novamente cada um dos ciclos deve ser registrado.
Nosso software de ensaios para ensaios de Low Cycle Fatigue
O software de ensaios testXpert R é utilizado para a determinação controlada por deformação da fadiga de baixo ciclo em metais conforme ASTM E 606. Como valor definido é normalmente selecionado um triângulo com amplitude constante. Sinais senoidais também são possíveis.
Para o controle por deformação é utilizado um extensômetro adequado. Normalmente o ensaio é realizado à temperatura elevada.
Em decorrência do comportamento diferente do material, dessolidificação ou solidificação, é importante que no início todos os loops de histerese sejam registrados. O número pode ser livremente definido pelo usuário.
