|
||||
Laboratorium wytrzymałości materiałów |
||||
|
||||
Wydział Budowy Maszyn |
Kierunek i rok: Mechanika rok III |
Grupa M-3 |
||
Wykonawcy: 1. Tomasz Petrykowski 2. Krzysztof Szczepankiewicz
|
Ćwiczenie nr 5 Temat: Zmęczenie materiałów.
|
|||
Data wykonania ćwiczenia: 18.10.1995r. |
Data oddania sprawozdania:
|
Ocena: |
||
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z własnościami wytrzymałości zmęczeniowej materiałów. Metodą użyta w ćwiczeniu była próba Locati. Jest to metoda umożliwiająca skrócenie czasu badań oraz obniżająca ich koszt.
Próba Locati polega na obciążaniu aż do zniszczenia jednej próbki, przy czym obciążenie stopniowo wzrasta.Pierwszy stopień uzytego obciążenia musi być nieco mniejszy od spodziewanej wytrzymałości zmęczeniowej próbki.Na każdym stopniu obciążenia próbka przepracowuje 50-200 tys. cykli, a nastęnie zwiększa się obciążenie o Dsa=10 do 20 Mpa.
Dla potrzeb próby musimy dysponować rodziną już gotowych krzywych W*hlera. Cała próba opiera się na hipotezie Minera, która zakłada, że uszkodzenia zmęczeniowe kumulują się liniowo i niezależnie:
∑= 1
ni - liczba cykli ociążenia przepracowanych na poziomie σ1
Ni - trwałość zmęczeniowa na poziomie σi
Obliczając ∑ ni / Ni dla każdej z bazowych krzywych W*hlera można za pomocą wykresu interpolacyjnego znaleść taką krzywą, że obliczona względem niej ∑ ni / Ni równa się jeden. Taką krzywą uznamy za właściwą charakterystykę zmęczeniową danej próbki. Na wykresie interpolacyjnym każdą bazową krzywą W*hlera reprezentuje trwała wytrzymałość zmęczeniowa danej krzywej.
Do ćwiczenia użyto maszynę ralizującą zginanie obrotowe próbki wspornikowej zamocowanej sztywno w uchwycie i obciążonej siłą statyczną F. W wyniku wirowania próbki, zginanie w płaszczy*nie pionowej wywołuje w próbce obrotowe, symetryczne, sinusoidalne zginanie o współczynniku asymetrii R= -1. Aby próbka nie pękła w uchwycie, gdzie moment gnący jest maksymalny stosuje się próbki gładkie ze zwiększoną średnicą w części chwytowej lub próbki z karbem.
Przebieg ćwiczenia:
Obliczenia:
l = 107 mm d = 7 mm σ = 180 + Δσ [Mpa] gdzie Δσ = 20 MPa
F = σ [N/mm2]
po podstawieniu danych F = 69,19 N/mm2 dla przeprowadzonego ćwiczenia.
Szkic maszyny zmęczeniowej
Tabela pomiarów:
σi |
ni |
krzywa 1 |
krzywa 2 |
krzywa 3 |
|||
[MPa] |
[obr] |
Ni' [· 106] |
ni / Ni' |
Ni'' [* 106] |
ni / Ni'' |
Ni''' [* 106] |
ni / Ni''' |
200 |
50000 |
3,5 |
0,01428 |
∞ |
0 |
∞ |
0 |
220 |
50000 |
1,4 |
0,03571 |
∞ |
0 |
∞ |
0 |
240 |
50000 |
0,81 |
0,06097 |
1,3 |
0,03846 |
∞ |
0 |
260 |
50000 |
0,4 |
0,125 |
0,82 |
0,06097 |
∞ |
0 |
280 |
50000 |
0,2 |
0,25 |
0,41 |
0,12195 |
0,82 |
0,06097 |
300 |
14300 |
0,1 |
0,143 |
0,2 |
0,0715 |
0,41 |
0,03488 |
∑ n i / Ni |
|
|
0,62973 |
|
0,2929 |
|
0,09585 |
Poszczególne wartości Ni',Ni'',Ni''' zostały odczytane z wykresu przebiegu obciążeń na tle bazowych krzywych W*hlera.
Wnioski:
Z wykresu interpolacyjnego wynika iż najbliższe rzeczywistości z narysowanych krzywych jest krzywa, którą reprezentuje wytrzymałość zmęczeniowa Z'. Korzystaliśmy przy tym wyborze z kryterium Minera, że ∑ ni / Ni ma być jak najbliższa, a najlepiej równa jeden. Wytrzymałość zmęczeniowa dla wartości jeden, dla próbki użytej w ćwiczeniu wynosi około 190Mpa.
Wykres interpolacyjny
3
190
Z
∑ ni / Ni