23 Utmattning. σ(t) < σ s. Cyklisk belastning Utmattning Haveri för σ << σ B. Initiering av utmattning. Utmattning. Korta utmattningssprickor

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "23 Utmattning. σ(t) < σ s. Cyklisk belastning Utmattning Haveri för σ << σ B. Initiering av utmattning. Utmattning. Korta utmattningssprickor"

Gerd Lindberg
för 7 år sedan
Visningar:

Cyklisk belastning Utmattning Haveri för << B 3 Utmattning Alexander ielland,

007 Flygkrasch i Falsterbokanalen 6/0 006 Tappad vindkraftvinge Fakenberg 3/ 009 D

materialdata Hantera olika lastförhållanden nna beskriva Wöhlerkrvan

effekter Utmattning Cykliskt varierande last T.

amplitd Ändrat varvtal Varierande styrka Vindlast Varierande riktning Vindlast

Vanligaste orsaken till haverier Laboratorieprov på perfekta provstavar Liten volym

cykler (onstrktionsstål) Dimensionera mot (eller N, där N< 0 6 cykler) Om

(t) < s Relativt låg cyklisk last Lokal plastisk deformation Dislokationer bildas på

tmattningssprickor Lång tmattningsspricka Bildas tefter glidplan Växer genom

1 Cyklisk belastning Utmattning Haveri för << B 3 Utmattning Alexander ielland, Nordsjön (980) Tågolycka, Versailles 840 Andra exempel: Golvet på Norrlandsoperan / 007 Flygkrasch i Falsterbokanalen 6/0 006 Tappad vindkraftvinge Fakenberg 3/ 009 D ska knna dimensionera mot tmattning med Haighdiagrammet (Totalt liv) Redcera materialdata Hantera olika lastförhållanden nna beskriva Wöhlerkrvan Utmattningsgräns Olika tmattningsbelastning änna till Utmattningsskador Statistiska effekter Utmattning Cykliskt varierande last T.ex: Upprepad last ggkraft onstant amplitd Drift vid konstant varvtal Variabel amplitd Ändrat varvtal Varierande styrka Vindlast Varierande riktning Vindlast Termisk cykling Rörledningar, järnvägsräl osv Brott vid låga lastnivåer: < s < B Vanligaste orsaken till haverier Laboratorieprov på perfekta provstavar Liten volym Inga anvisningar Polerad yta Wöhler eller S-N diagram Utmattningsgräns vid c:a cykler (onstrktionsstål) Dimensionera mot (eller N, där N< 0 6 cykler) Om tmattningsgräns saknas välj N, där N 0 7 cykler (Alminim, ) Initiering av tmattning (t) < s Relativt låg cyklisk last Lokal plastisk deformation Dislokationer bildas på glidplan och samlas vid korngränser Intrsions-extrsions bildas på ytan orta tmattningssprickor Lång tmattningsspricka Bildas tefter glidplan Växer genom korngränser Bildas lätt från ytor vid Intrsions-extrsions Brottytan har annan mikrostrktr jmf. med lång spricka Relativt slät yta med striationer Växer vinkelrät mot belastning Längsvågor kan förekomma

2 Restbrott vid tmattning () Restbrott vid tmattning () Gräns mellan tmattningstillväxt och restbrott Restbrott Startar vid defekt i ytan eller defekt nderytan Vid ytojämnhet repa, rostgrop, osv. (vanligast) Vid innesltning nder ytan (kräver ofta mycket fina ytor) Stål Utmattning Titan Utmattningsprovning på detalj Wöhlerkrva eller S-N krva 5 0 Spricka Oskadad B 5 0 Lastnivå Last /kn Brottsannolikhet Antal lastcykler < s rav på N cykler Weibll

Exempel på dimensionering mot totalt liv

Sp. förhållande min R max 00 min 00 0 0.5.

böjning) Materialdata (drag-, vrid- eller

Växlande Plserande R - R 0 f anvisning t

Haigdiagram m konstant n AB /AB a Drag -

bp ± bp 0± r a konstant konstant R-värde n

B m Vridning 0±τ v τ vp ±τ vp FS figr 5.

3 Exempel på dimensionering mot totalt liv Utmattning Cyklisk belastning tmattning Amplitdspänning max min a 300 max Mittspänning max + min m 00 Spänning 00 0 Sp. förhållande min R max 00 min Tid Utmattningsdimensionering I Några olika tmattningsbelastningar Belastningstyp (drag-, vrid- eller böjning) Materialdata (drag-, vrid- eller böjning) Redktioner λ gjtgods Belastning Växlande Plserande R - R 0 f anvisning t storlek vid böjning eller vridning r ytfinhet Redcera amplitd-del av materialdata Dimensionering mha Haigdiagram m konstant n AB /AB a Drag - tryck Böjning Plan Roterande 0± p ± p 0± b bp ± bp 0± r a konstant konstant R-värde n OA /OA n OB /OB B B B O A A p0. B m Vridning 0±τ v τ vp ±τ vp FS figr 5. II Utmattningsdata Vanligen: p b > τ v τ vp Utmattningsprovstavar Drag Vrid FS tabell 34. Liten volym Mjk geometri Polerad yta

III omponenter ej laboratorieperfekta IIIa Storleksberoende för gjtna prodkter - λ Redcera materialdata Storlek

Anvisningar spänningskoncentrationer o Ytfinhet sp.konc. på mikronivå FS figr 5.

vridbelastning d (ej vid f ) Ytfinhet r Läs av λ Experimentellt framtagna Bestäm ämnesdiameter/tjocklek och B

Fig 5.9 eller. Ekv. 5.4 q + A ρ q Sp. konc. faktor ap. 33 t max nom FS tabell 33 Ej stål q r sid.

4 III omponenter ej laboratorieperfekta IIIa Storleksberoende för gjtna prodkter - λ Redcera materialdata Storlek hos komponenten (risk för svaghet i materialet) Storlek hos påkänt område (risk för svaghet i området) o Anvisningar spänningskoncentrationer o Ytfinhet sp.konc. på mikronivå FS figr redktionsfaktorer Storleksberoende vid gjtna prodkter λ Anvisningsverkan f Storleksberoende vid böj- och vridbelastning d (ej vid f ) Ytfinhet r Läs av λ Experimentellt framtagna Bestäm ämnesdiameter/tjocklek och B Formfaktor - t (spänningskoncentrationsf. α) Anvisningsverkan - f FS figr 5.9 f ( t ) + q älkänslighetsfaktor q. Fig 5.9 eller. Ekv. 5.4 q + A ρ q Sp. konc. faktor ap. 33 t max nom FS tabell 33 Ej stål q r sid. 93 Notera q < f < t Fler normer existerar älradie ρ och B Elementarradie A (Materialkonstant) för stål älkänslighet q, för olika material A mm FS figr 5.8 FS tabell sid 93

IIIc Storleksberoende vid böj- och vridning d (ej vid f ) a) Fig.

0 IIId Obearbetad yta Ytfinhet r r Bearbetad yta b) Ekv. 5.

8 d diameter + A 0mm d + A d B Medelytavvikelse R a och B

- IIId Några ytmått IV Redktionsschema (Tab 5.3.

ämnesstorlek λ < Oanvisad, Böj eller Vrid: Storleksber.

materialdata ±,red,red där λ d f r och p ± p ± p p,red V

mot tmattning ) Materialdata ) Redktion av amplitdvärden Om m

5 IIIc Storleksberoende vid böj- och vridning d (ej vid f ) a) Fig. 5.0 eller d FS figr 5.0 IIId Obearbetad yta Ytfinhet r r Bearbetad yta b) Ekv. 5.8 A elementarradie (materialkonst.) Fig. 5.8 d diameter + A 0mm d + A d B Medelytavvikelse R a och B omponentens diameter/tjocklek och B FS figr 5.- IIId Några ytmått IV Redktionsschema (Tab 5.3..) Medelytavvikelse Materialdata, b, τ v p, bp, τ vp Gjtet: ämnesstorlek λ < Oanvisad, Böj eller Vrid: Storleksber. d > f Anvisning: f > d Ytfinhet: r > Redcera amplitdvärden av materialdata ±,red,red där λ d f r och p ± p ± p p,red V Dimensioneringsförfarande med Haigh-diagram V Bestäm säkerhet mot tmattning ) Materialdata ) Redktion av amplitdvärden Om m och a proportionellt variabla (konstant R-värde) OB' n OB a 3) Säkerhet mot tmattning Om m fix men amplitden osäker AB" n AB B B B Om a fix men mittvärdet osäkert OA''' n OA O A A p0. B m FS figr 5.6 3

6 Ex..44 FS tab anvisning..44 FS fig 5. FS tab 33.4 FS fig ,4 Ex FS fig 5. FS fig ,5 4

Relevanta dokument

Återblick på föreläsning 22, du skall kunna

Återblick på föreläsning 22, du skall kunna beskriva det principiella utseendet för en elastiskplastisk materialmodell beskriva von Mises och Trescas flytvillkor beräkna von Mises och Trescas effektivspänningar