ASTM E647 rast razpok da/dN in mejna vrednost ΔKth
Rast razpoke da/dN in mejna vrednost ΔKth po ASTM E647 sta vrednosti materiala mehanike loma, določene s ciklično obremenitvijo pri konstantni amplitudi.
Krivulja rasti razpok Regija I in Regija II Videoposnetek Mejna vrednost ΔKth Rast razpok da/dNParis krivulja Programska oprema Preskusni stroji Dodatne informacije
Krivulja rasti razpok
Rast razpoke v materialu je opisana v krivulji rasti razpoke. Ta krivulja je razdeljena na tri področja:
- Regija I: nizka stopnja rasti razpok; mejna vrednost ΔKth vrednost, pri kateri se rast razpoke šele začne
- Regija II: konstantna stopnja rasti razpok; je matematično opisana s pariško krivuljo, utrujanje rasti razpoke da/dN
- Regija III: visoka stopnja rasti razpok; konča z zlomom, kritični faktor intenzivnosti napetosti K1C
Območji I in II krivulje rasti razpok
Standard ASTM E647 za določanje mejne vrednosti ΔKth in utrujanje rasti razpoke da/dN obravnava področja I in II krivulje rasti razpoke. Rast razpok po ASTM E647 je določena predvsem za duktilne materiale. Tukaj se razlikuje med mejno vrednostjo ΔKth (regija I) in utrujanjem rasti razpoke da/dN (regija II).
Preskus rasti razpok po ASTM E647
Preskus rasti razpok po ASTM E647 se izvaja na CT vzorcih, za katere se uporablja servohidravlični preskusni stroj HA 250 kN. Ugotovljeni karakteristični vrednosti sta rast razpoke da/dN in mejna vrednost ΔKth.
Mejna vrednost ΔKth (regija I) po ASTM E647
Za določitev mejne vrednosti ΔKth po ASTM E647 se na vzorec na začetku preskusa uporabijo obremenitve v območju začetka razpoke ali višje. Hitrost rasti razpoke se vedno bolj upočasnjuje z nadaljnjim zmanjševanjem amplitude obremenitve. Na začetku razpoka raste precej hitro in proti koncu preskusa se rast razpoke še naprej upočasnjuje, dokler se razpoka ne ustavi ali dokler ni dosežena vsaj hitrost razpoke da/dN 10-7 mm/sprememba obremenitve. Ko je ta točka dosežena, je mogoče določiti ΔKth. S to metodo je mogoče določiti mejno vrednost ΔKth (regija I) in pariško krivuljo (regija II).
Standard ASTM E647 opisuje dve metodi za določanje praga:
a) Preskušanje pri konstantnem razmerju napetosti R
Pri metodah s konstantnim razmerjem napetosti se znižata največja in najmanjša intenzivnost napetosti, da se zmanjša ciklična intenzivnost napetosti.
Da bi se izognili učinkom zamika zaradi zmanjšanja obremenitve z naraščajočo dolžino razpoke, je treba korake izbrati ustrezno. Standardi ASTM E647 omogočajo tako postopno kot stalno zniževanje. Pri postopnem spuščanju so sile (P) konstantne v vsakem koraku. To vodi do kratkotrajnega povečanja intenzivnosti napetosti zaradi naraščajoče razpoke, dokler se obremenitev ponovno ne zmanjša. Zato v skladu z ASTM E647 višina stopnic ne sme presegati 10 % ustrezne višje obremenitve oziroma mora biti širina stopnic vsaj 0,5 mm.
b) Preskušanje pri konstantni največji intenzivnosti napetosti
Poleg metod, pri katerih je razmerje R konstantno, standard ASTM E647 dovoljuje tudi metodo s konstantnim največjim faktorjem intenzivnosti napetosti. Pri tej metodi določanja praga, začenši z visokim cikličnim faktorjem intenzivnosti napetosti, se najmanjša intenzivnost napetosti nenehno povečuje, dokler ni dosežena vrednost praga.
Rast razpoke da/dN po ASTM E647 (regija II)
Za določitev stabilne rasti razpoke da/dN po ASTM E647 ob ohranjanju amplitude obremenitve, se Fmax in Fmin ohranjata konstantna skozi celoten preskusni postopek. Zaradi vse manjšega nosilnega prereza in posledično naraščajoče intenzivnosti napetosti na konici razpoke se pospeši širjenje razpoke.
To raziskovalno metodo je mogoče uporabiti za določitev splošne krivulje rasti razpok (območje II) in pariške krivulje. Določitev mejne vrednosti ΔKth ni mogoča.
Kaj je pariška krivulja?
Osrednje območje (območje II) krivulje rasti razpoke je označeno kot pariška krivulja.
Konstantno povečanje dolžine razpoke na spremembo obremenitve (da/dN) glede na ciklični faktor intenzivnosti napetosti dK je označeno kot krivulja rasti razpoke. V osrednjem območju (območje II) je mogoče krivuljo rasti razpoke matematično opisati s preprosto enačbo Pariškega zakona:
Da/dN = C*(ΔK)m
To območje imenujemo tudi pariška krivulja, ker tukaj stabilna rast razpoke pomeni, da ima krivulja konstanten naklon, če je narisana logaritemsko.
Podobni izdelki: Programska oprema
Za testXpert Research je na voljo poseben preskusni program za določanje rasti razpok v regijah I in II po ASTM E647.
S tem preskusnim programom je mogoče izvesti tako predrazpokanje kot določitev krivulje rasti razpok.
Z uporabo različnih vrst obremenitev je mogoče samodejno določiti mejno vrednost ΔKth, rast razpoke da/dN in pariško krivuljo.
Sorodni izdelki: preskusni stroji
Za določanje rasti razpok so na voljo preskusni stroji z različnimi koncepti pogona za statične, dinamične preskuse in nastajanje razpok.
Vibroforje je mogoče uporabiti za ustvarjanje razpok in za izvajanje preskusov po ASTM E647. Preskusni sistem temelji na sistemu vzmet-masa, ki vibrira v magnetnem polju in tako ustvarja dinamično obremenitev. Statična predobremenitev se izvaja preko integriranega elektromehanskega pogona.
