Oboseala oțelului datorată încărcărilor ciclice
Câteva fapte despre oboseală
- Primul articol publicat despre oboseală datează din 1837
- Oboseala provoacă daune ireversibile; materialul nu se poate recupera
- Oțelul are o limită teoretică de oboseală; încărcarea continuă sub această limită nu conduce la cedare prin oboseală
- Tensiunile de întindere sunt principala cauză a oboselii, dar chiar și încărcările de compresiune pot fi motivul
- Un domeniu de tensiuni mai mare conduce la o durată de viață mai scurtă a structurii
- Temperatura, rugozitatea suprafeței, tensiunile reziduale și alți factori influențează durata de viață la oboseală
Etapele oboselii
În general, se disting trei etape:
- Etapa întâi – Inițierea fisurilor
Microfisurile încep să se formeze în jurul formațiunilor geometrice concentratoare de tensiuni, cum ar fi muchiile. Când lățimea unei rupturi depășește 10 μm, putem vorbi despre o fisură.
- Etapa a doua – Creșterea fisurilor
Creșterea fisurilor depinde de domeniul încărcării ciclice, de tensiunea medie, dar și de supraîncărcări și subîncărcări. Creșterea fisurilor poate chiar să se oprească dacă încărcările sunt mai mici decât un anumit prag.
- Etapa a treia – Propagarea fisurilor
Propagarea fisurilor are loc atunci când microfisurile și tensiunile asociate ating o anumită dimensiune. Când tensiunea depășește valoarea numită tenacitate la rupere (o modalitate cantitativă de a exprima rezistența unui material la rupere fragilă în prezența unei fisuri), va apărea ruptura necontrolată.
Cum se previne oboseala
Oboseala poate fi redusă sau evitată complet prin considerații inginerești adecvate. Pentru structurile metalice, există două modalități principale de prevenire a cedărilor prin oboseală.
1. menținerea tensiunii sub pragul limitei de oboseală (conceptul de durată de viață infinită)
Durata de viață la oboseală Nf reprezintă numărul de cicluri de tensiune de un anumit tip pe care o structură le suportă înainte de cedare. Pentru oțel, există o valoare teoretică a amplitudinii tensiunii sub care materialul nu va ceda indiferent de numărul de cicluri. Această valoare se numește limită de oboseală sau limită de rezistență.
De AndrewDressel pe Wikipedia în engleză, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6319461
2. efectuarea unei analize de oboseală prin software pe proiectele de structuri
Analiza software poate evidenția zonele în care oboseala reprezintă o problemă. Poate ajuta la reproiectarea structurii, de exemplu, concentrând tensiunile în locuri favorabile ale structurii, modificând dimensiunile și pozițiile găurilor etc.
Soluția noastră
Primul pas al acestei sarcini extinse a fost realizat în IDEA StatiCa V21. Consultați acest articol, în care este descrisă analiza conform EN 1993-1-9.
Analiza poate fi găsită alături de celelalte tipuri, sub bara de instrumente superioară.
Tipul de analiză la oboseală servește la determinarea domeniului tensiunilor normale și de forfecare între două cazuri de încărcare. Tensiunile corespund tensiunilor nominale și trebuie evaluate ulterior prin metode de calcul conform codurilor. Se presupune că este utilizat pentru proiectarea detaliilor la oboseală de mare ciclu, unde nu se așteaptă curgere.
Tipul de analiză la oboseală nu furnizează nicio rezistență finală sau număr de cicluri pe care detaliul le poate suporta. Oferă doar date de intrare pentru calcule ulterioare conform codurilor.
Tensiunea nominală poate fi calculată pentru:
- Șuruburi – la întindere și forfecare
- Suduri – generate automat într-o secțiune a plăcii adiacentă sudurii
- Plăci – în secțiuni definite de utilizator
Tensiunea nominală se determină prin scăderea tensiunilor cazului de încărcare de referință din alt caz de încărcare.
Pentru o privire mai detaliată asupra acestui tip de analiză, vă rugăm să vizitați Centrul nostru de Suport:
Fundament teoretic: Tipul de analiză la oboseală
Analiza la oboseală – Suduri cap la cap ale secțiunii I
Acest tip de analiză este disponibil pentru utilizatorii noștri în ediția Enhanced.
