Усталостное испытание / испытание на ползучесть
Усталостное испытание (его также называют испытанием на ползучесть) представляет собой разрушающую методику определения долгосрочной прочности и теплостойкости материала. В процессе усталостного испытания образец в течение длительного времени подвергается воздействию повышенной температуры с приложением постоянного растягивающего усилия / напряжения. При этом испытания бывают кратковременными (до 10.000 часов и долговременными (от 10.000 часов.
Целью усталостного испытания (испытания на ползучесть) является прогноз срока службы материала при определенных условиях применения. Для проведения усталостных испытаний в соответствии с различными требованиями стандартов фирма ZwickRoell предлагает высокоточные машины для усталостных испытаний.
Определение "Ползучесть" Характеристики Усталостная прочность 3 фазы испытания на ползучесть Обзор видов испытаний Формы образцов Важные стандарты Испытательные машины Часто задаваемые вопросы
Что представляет собой ползучесть?
Ползучестью обозначают пластическую деформацию материала в течение длительного периода времени. Даже небольшие нагрузки и повышенные температуры в течение длительного времени могут привести к необратимой деформации таких материалов, как металл, керамика, пластик и т.д.
На ползучесть решающее влияние имеют следующие факторы:
- степень нагрузки,
- высота температуры и
- длительность нагружения.
Какие характеристики определяют в процессе усталостного испытания (испытания на ползучесть)?
- Время до разрушения образца (время разрушения)
- Остаточная деформация
- Остаточная деформация
- Время до разрушения при сужении
- Пограничное время ползучести
- Пограничное время деформации
- Модуль ползучести (отношение напряжения к деформации в зависимости от времени нагружения)
- Длительная прочность
- Деформ.ползучести
- Напряжение релаксации
Что такое усталостная прочность (прочность при ползучести)?
Усталостная прочность дает информацию о сроке службы материала при определенных условиях эксплуатации. Это указывает на механическое напряжение, которое приводит к разрушению материала при постоянной температуре в течение определенного периода времени. Этот показатель определяется на основе усталостных испытаний и имеет решающее значение для использования материалов в различных областях. Компоненты для авиации и космонавтики, а также детали двигателей должны проявлять лишь небольшую деформацию даже при высоких нагрузках и температурах. Если компоненты подверглись деформации ползучести, они уже не вернутся к своей исходной форме даже после снятия нагрузки. Если материал подвергается слишком сильному нагружения в течение длительного времени, то он может не только пойти трещинами, но и разрушиться.
Три фазы испытания на ползучесть
Испытание на ползучесть делится на три зоны: первичная, вторичная и третичная область ползучести. Эти кривые ползучести предоставляют информацию о поведении ползучести в течение определенного времени.
В первичной области ползучести механическая прочность материала увеличивается за счет пластической деформации, а скорость ползучести снижается.
При увеличении деформации и продолжительности испытания постепенно происходит упрочнение и размягчение. Эта зона характеризуется постоянной скоростью ползучести и обозначается как вторичная область ползучести.
В третичной области скорость ползучести значительно возрастает вследствие повреждений материала, область завершается разрушением образца. Третичная область ползучести длится лишь короткий период времени по сравнению со сроком службы материала. На вторичную ползучесть приходится большая часть общего срока службы.
Обзор часто используемых видов испытаний
Усталостное испытание / испытание на ползучесть
Моделирование деформации
Испытание на релаксацию
Испытание на рост трещины
Длительное усталостное испытание (CF)
Длительное усталостное испытание на рост трещины (CFCG)
Термомеханическое усталостное испытание (TMF)
Общепринятые формы образцов
- Круглый образец с резьбовыми головками
- Круглый образец с резьбовыми головками и измерительными ножами
- Круглый образец с надрезом и резьбовыми головками
- Плоский образец с заплечиками и отверстиями
- Плоский образец с заплечиками и измерительными ножами
- Сегмент трубы
- Образец CT
Важные стандарты для усталостных испытаний металлов
Требования и методы проведения усталостных испытаний регламентированы в ряде стандартов ISO и ASTM для металлов и пластмасс.
- ISO 204 Металлические материалы - одноосное усталостное испытание при растягивающем нагружении
- ASTM E139 Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials
- EN 2002-005 Метод испытания металлических материалов - ч. 005: испытание на ползучесть / усталость при постоянном растягивающем нагружении
- ASTM E328 Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures
- ISO 15630-3 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods
- ASTM G129 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking
- ASTM F519 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments
- ASTM F1624 Standard Test Method for Measurement of Hydrogen Embrittlement Threshold in Steel by the Incremental Step Loading Technique
- ASTM E1457 Standard Test Method for Measurement of Creep Crack Growth Times in Metals
- ASTM E2760 Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing
- ASTM E647 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
- ASTM E2714 Standard Test Method for Creep-Fatigue Testing
- ASTM E606 Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing
- ISO 12106 Metallic materials - Fatigue testing - Axial-strain-controlled method
- Validated Code-of-Practice for Strain-Controlled Thermo-Mechanical Fatigue Testing
- ISO 12111 Metallic materials - Fatigue testing - Strain-controlled thermomechanical fatigue testing method
- ASTM E2368 Standard Practice for Strain Controlled Thermomechanical Fatigue Testing
Важные стандарты для усталостных испытаний пластмасс
- ISO 899-1 Определение характеристики ползучести - ч. 1: испытание на усталостное растяжение
- ISO 899-2 Определение характеристики ползучести - ч. 2: усталостное испытание на изгиб с трехточечным нагружением
- ASTM D2990 Standard Test Methods for Tensile, Compressive and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics
- ISO 16770 Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene - Full-notch creep test (FNCT)
- ISO 3384-1 Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of stress relaxation in compression
Часто задаваемые вопросы по теме испытаний на ползучесть / усталость
Испытание на ползучесть (его также называют усталостным испытанием) представляет собой разрушающую методику определения долгосрочной прочности и теплостойкости материала. В процессе усталостного испытания образец в течение длительного времени подвергается воздействию повышенной температуры с приложением постоянного растягивающего усилия / напряжения.
Целью усталостного испытания (испытания на ползучесть) является прогноз срока службы материала при определенных условиях применения.
В процессе усталостного испытания образец в течение длительного времени подвергается воздействию повышенной температуры с приложением постоянного растягивающего усилия / напряжения. При этом испытания бывают кратковременными (до 10.000 часов) и долговременными (от 10.000 часов).
Для проведения используют машины для усталостных испытаний. Оси испытания оснащаются захватами для растяжения, способными удерживать образцы без проскальзывания. Для моделирования различных температур окружающей среды предлагаются различные системы обогрева, в зависимости от требований и испытаний.
Требования и методы проведения усталостных испытаний регламентированы в ряде стандартов ISO и ASTM для металлов и пластмасс.
Ползучестью обозначают пластическую деформацию материала в течение длительного периода времени. Даже небольшие нагрузки и повышенные температуры в течение длительного времени могут привести к необратимой деформации таких материалов, как металл, керамика, пластик и т.д.
Значительные влияющие факторы:
- степень нагрузки,
- высота температуры и
- длительность нагружения.
