如何确定和测量钢材的耐久性极限?

如何确定和测量钢材的耐久性极限?

钢的耐久性极限可以通过多种方式来衡量。抛光样品 – 其中潜在的表面起爆部位,如加工缺陷已被去除,在恒定振幅交变载荷下进行测试。材料疲劳极限可以通过测试小样品或全尺寸结构部件来测量。试样通常使用各种类型的疲劳试验机进行测试,具体取决于疲劳模式和所考虑的载荷类型。一旦样品被装入测试设备,它就会受到特定的交变应力并测试失败。施加在不同试样上的载荷减少,直到样品能够承受足够多的循环次数(即大约 107到 108对于传统钢),不会断裂。这种负荷或应力称为耐力极限(也称为“疲劳极限”。用于确定钢部件耐久性极限的一些最常见机器包括:

  • 轴向(直接应力)试验机。在这里,试样在整个横截面上承受均匀的交变轴向应力(拉伸压缩)或应变。
  • 弯曲疲劳机。 这些是最常见的疲劳机类型。弯曲疲劳机可分为:
  • 悬臂梁机。这些锥形悬臂试样具有一个固定端和一个自由端,在自由端承受循环载荷,导致样品顶部和底部表面交替拉伸和压缩。
  • 旋转光束机。在这种情况下,对简单支撑的旋转试样施加两点载荷。当测试样品旋转时,作用在试样上的载荷会引起波动的弯曲应力。重复测试,逐渐减少载荷,直到达到试样可以抵抗大量循环应力的条件。
  • 扭转疲劳试验机。扭转疲劳试验机对试样施加顺时针和逆时针交替的旋转应力。

什么是耐力极限?

疲劳极限,也称为耐久极限,是材料可以承受无限次重复载荷施加循环而不会失效的应力水平。换句话说,一旦材料受到低于耐久性极限的应力值,理论上它应该能够承受来自该特定载荷的无限次重复循环。疲劳极限不应与疲劳强度混淆,疲劳强度是材料在给定数量的加载循环下可以承受的最大应力。一些金属,如黑色金属和钛合金,有明显的限制。其他的,如铜和铝合金,即使在很小的振动应力振幅下也不会失效。对于设计工程师来说,建筑材料的疲劳或耐久性极限是避免长寿命结构应用或执行重复动作的组件疲劳失效的关键参数。不幸的是,疲劳仍然是许多工程应用中最常见的失效模式之一,通常是由于设计考虑不周。对于具有明显极限的合金,耐久性极限可以定义为合金可以承受的反向弯曲应力的最大值,在指定次数的循环内不会因疲劳而失效。对于传统钢,疲劳极限可以在大约107随着裂纹从表面开始的循环。这些合金的经验法则是疲劳极限发生在极限抗拉强度的一半左右。高强度钢则不是这种情况,在 10 之后不会显示出疲劳极限9周期。对于这些合金,裂纹始于内部 – 例如在夹杂物处。应该注意的是,材料的耐久性极限不是绝对或完全可重复的数字,而是受试件的测试方法和表面光洁度的影响。需要统计分析来计算给定材料的耐久性极限。另请注意,焊接接头可能具有与母材不同的疲劳极限,即使它们具有相似的成分。可能影响耐力极限的因素包括:

  • 冷加工。
  • 热处理。
  • 环境暴露。
  • 表面凹口。
  • 压力提升器。

什么是疲劳?

疲劳定义为由于重复施加可能大大低于其屈服点的载荷而导致的材料中发生的损坏。疲劳断裂是循环应力、拉伸应力和塑性应变同时作用的结果。循环应力可以通过机械或热施加,并引发裂纹。另一方面,拉伸应力会扩展裂纹。大多数工程材料在微观结构水平上都存在缺陷。这些缺陷或表面凹口作为应力集中的区域,从而放大施加的应力并促进疲劳裂纹的萌生和扩展。

测试耐久性极限:标准和设备

疲劳仪器通常是通用的伺服液压或机电试验机。对于非常高的循环疲劳,可以使用超声波检测仪器。需要许多试样,测试时间可能很长。因此,设计工程师通常会查阅数据库。ASME锅炉和压力容器规范,如ASME第VIII节第2部分第5.5部分“循环载荷失效保护”,提供了稳健的疲劳曲线,以确保疲劳预测是保守的,并规定了处理焊缝的明确指南。与疲劳测试相关的ASTM标准包括:

  • ASTM E466(金属材料传导力控制恒振幅轴向疲劳试验的标准实践)。
  • ASTM 606(应变控制疲劳测试的标准测试方法)和ASTM E1823 – 与疲劳和断裂测试相关的标准术语)。

疲劳极限测试通常在环境温度下进行。但是,如果在高温下进行,则必须始终保持表压部分的温度。用于高温测试的典型气氛往往是惰性、干燥空气或真空。

(0)
上一篇 2023年5月5日 08:45
下一篇 2023年5月6日 08:51

猜您喜欢

  • 树脂添加剂有“湿渍”

    树脂添加剂有“湿渍”。就像当你做饭时,油脂会溅到食谱书的每一页上。唯一的原因:您的物品在加入树脂后会吸收水分。

    2022年11月23日
    7.6K00
  • 丙酮对碳纤维有什么作用?

    丙酮不会损坏碳本身;但如果允许浸泡,它会/将影响将碳纤维固定在一起的粘合剂。在对轴表面产生很大作用之前,快速表面擦拭以脱脂或擦去刮擦或刮擦的灰尘会闪现;但你最好使用酒精。 丙酮(丙酮醇)通常不会对碳纤维产生直接的化学反应或腐蚀作用。碳纤维具有较高的化学稳定性,对大多数常见溶剂和化学物质都相对稳定。 然而,在某些情况下,丙酮可能与碳纤维表面的涂层或粘合剂发生相…

    2022年11月9日
    9.9K00
  • 如何制作压制花树脂杯垫?

    通过这个简单的项目将压榨的花朵变成令人惊叹的杯垫!您可以使用水晶树脂制作独特的杯垫,根据您最喜欢的花卉定制。 按照简单的步骤,您将能够使用花园或特殊场合的鲜花,将它们保留为杯垫,以获得完美的餐桌装饰。 您还需要: 如何制作 步骤1 如果你正在压自己的花,你需要把花放在书中间的吸墨纸上。确保给每朵花足够的空间,以便在不接触另一朵花的情况下被压平。 使用小而浅的…

    2023年7月6日
    3.7K00
  • 什么是淋浴门的最佳粘合剂?

    什么样的门?这是关于材料的。但实际上,硅胶粘合剂应该适用于任何东西,并且防水,强烈推荐用于淋浴。按照指示使用。(实际上有硅胶粘合剂和普通的旧填缝剂,但如果你想粘的东西很轻,如果你能在硅胶干的时候把它夹在那里,填缝剂可能会很好用)

    2023年2月19日
    2.5K00
  • 中低温固化预浸料使用说明(低温预浸料使用注意事项)

    1. 预浸料应在冷藏条件(小于 0℃)下储存;2. 使用前,将预浸料从冷库中取出,在室温条件下充分解冻,解冻过程中应确保预浸料密封包装;预浸料长度小于 30 米,解冻时间最小 6 小时;预浸料长度大于 30 米,解冻时间最小 12 小时;3. 使用后剩下的预浸料应重新卷紧密封,避免预浸料变形、吸潮。然后,重新放入冷库中储存;4. 建议固化制度建议从室温以 0…

    2022年8月8日
    8.8K00
  • 在选择玻璃纤维时,有哪些因素需要考虑以确保其适应腐蚀环境?

    在选择玻璃纤维以确保其适应腐蚀环境时,以下是一些需要考虑的因素: 综合考虑以上因素,可以选择适合特定腐蚀环境的玻璃纤维,以确保材料的耐腐蚀性能。同时,也要遵守相关的标准和规范要求,以确保所选玻璃纤维符合相应的性能标准。

    2023年9月8日
    8.8K00
  • 玻璃钢和不锈钢化粪池在安装和维护方面有何区别?

    玻璃钢化粪池和不锈钢化粪池在安装和维护方面有一些区别,主要取决于它们的材料特性和结构设计。 以下是一些常见的区别: 安装:玻璃钢化粪池通常较轻便,便于运输和安装。 它们可以在现场进行组装,因为玻璃纤维增强塑料(FRP)材料可以根据需要裁剪和连接。 不锈钢化粪池则通常是预制的,由于不锈钢材料的特性,需要较重的设备和专业的施工技术进行。 维护:玻璃钢化粪池通常具…

    2023年9月30日
    7.5K00
  • 热会软化环氧树脂吗?

    如果固化的环氧树脂暴露在高于其设计承受的温度下,树脂就会软化。 在大多数情况下,它会在冷却后再次硬化而不会损坏,但在某些情况下,树脂可能会遭受无法修复的损坏,例如翘曲、积水或压痕,而它仍然很软。制造商通过测试环氧树脂的软化点或热变形点来确定环氧树脂的温度极限,这与最终产品的硬度和脆性密切相关。 配制为具有高温软化点的环氧树脂将在高温下保持…

    2023年8月28日
    3.7K02
  • 树脂分层浇注如何去除分层线?

    制作树脂河流桌时,一些看似便宜的环氧树脂胶,是无法一次进行厚积层树脂浇注(如50mm)的,因为聚酯树脂会因收缩过大导致开裂。 一般会在第一层环氧树脂胶刚硬化还有粘性的时候浇注第二层,这可能就会看到一个不太明显的界限。 若需要等到第一层完全固化后,再浇注下一层,则需要将环氧树脂固化界面进行打磨并清洁,但也是不能保证完全去除分层线的。 既然你已经在乎分层线,所以…

    2020年1月29日
    7.7K00
  • 浇注环氧树脂前需要先密封木材吗?

    在施加树脂涂层前对艺术品进行密封并非总是必需,但在某些特定情况下,这样做可能带来好处。这主要取决于艺术品的材质和表面状况。 假如您处理的是木材、帆布或纸张等多孔性材料,提前进行密封可以避免树脂层下出现气泡。这是因为这些材料容易吸收树脂中的水分,导致气泡的产生。同时,密封也有助于保护水彩画或水墨画等敏感表面,防止树脂对其造成影响。 相对地,如果您使用的是玻璃或…

    2019年5月18日
    8.0K00

发表回复

登录后才能评论
分享本页
返回顶部