Τι είναι η Crack Growth;
Η δοκιμή ανάπτυξης ρωγμής μετρά πόσο γρήγορα αναπτύσσεται η ρωγμή σε ένα προ-ραγισμένο δείγμα υπό επαναλαμβανόμενη φόρτωση. Το αποτέλεσμα δίνεται ως η σχέση μεταξύ της προώθησης της ρωγμής ανά κύκλο (da/dN) και του εύρους του συντελεστή έντασης τάσης (ΔK).
Σκοπός της Crack Growth
Σκοπός είναι η παραγωγή δεδομένων για σχεδιασμό ανθεκτικό σε ζημιές και υπολογισμό της υπολειπόμενης ζωής. Όταν εντοπίζεται μια ρωγμή σε μια δομή, αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του χρόνου που θα χρειαστεί για να φτάσει σε ένα κρίσιμο μέγεθος. Τα διαστήματα επιθεώρησης ορίζονται ανάλογα.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Crack Growth;
- Δομικά στοιχεία της αεροδιαστημικής
- Δοχεία πίεσης και αγωγοί
- Λεπτομέρειες κατασκευής γέφυρας και χάλυβα
- Εξαρτήματα στροβίλου και ρότορα
- Συγκολλημένες αρθρώσεις
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Crack Growth;
Πρότυπα σχετικά με τη Crack Growth
- ASTM E647 (μέτρηση ρυθμών ανάπτυξης ρωγμών κόπωσης)
- ISO 12108 (μεταλλικά υλικά — ανάπτυξη ρωγμών κόπωσης)
- ASTM E399 (σκληρότητα θραύσης σε επίπεδο παραμόρφωσης — σχετική μέθοδος)
- ASTM E1820 (ελαστική-πλαστική αντοχή σε θραύση — σχετική μέθοδος)
Συνθήκες της Crack Growth
- Τύπος δείγματος
- Δείγμα συμπαγούς τάσης (CT) ή μέσης τάσης (M(T)).
- Προ-κρακ
- Ξεκινά από ελεγχόμενη κόπωση πριν από τη δοκιμή
- Αναλογία στρες (R)
- Από την προδιαγραφή? το αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το R
- Μέτρηση ρωγμών
- Οπτική παρακολούθηση, πιθανή πτώση ή μέθοδος συμμόρφωσης
Εξοπλισμός για τη Crack Growth
- Σερβοϋδραυλικό σύστημα δοκιμής κόπωσης
- Μετρητής εκτόπισης ανοίγματος ρωγμών (CMOD).
- Σύστημα δυνητικής πτώσης ή οπτικού εντοπισμού ρωγμών
- Σύστημα λήψης δεδομένων υψηλής ανάλυσης
- Μικροσκόπιο εξέτασης επιφάνειας κατάγματος
Απαιτήσεις δείγματος για τη Crack Growth
- Η γεωμετρία και το πάχος του δείγματος πρέπει να συμμορφώνονται με τις αναλογίες που ορίζονται στο πρότυπο.
- Η εγκοπή και η προ-ρωγμή πρέπει να παράγονται σύμφωνα με το πρότυπο.
- Το φορτίο που εφαρμόζεται κατά τη διάρκεια της προρωγμής δεν πρέπει να υπερβαίνει το φορτίο δοκιμής.
- Ο προσανατολισμός του δείγματος (π.χ. L-T, T-L) πρέπει να αναφέρεται.
- Η επιφάνεια πρέπει να προετοιμαστεί ώστε να επιτρέπει την οπτική παρακολούθηση του άκρου της ρωγμής.
Διάρκεια της Crack Growth
Η δοκιμή είναι μεγάλη επειδή η ανάπτυξη είναι πολύ αργή στην περιοχή χαμηλής ΔΚ. μια μελέτη που καλύπτει την περιοχή κατωφλίου μπορεί να διαρκέσει ημέρες. Η διάρκεια μειώνεται εάν απαιτείται μόνο η σταθερή περιοχή ανάπτυξης.
Διαδικασία της Crack Growth
- 1Το δείγμα υποβάλλεται σε μηχανική επεξεργασία, οδοντωτό και προ-ραγισμένο.
- 2Το δείγμα τοποθετείται στο μηχάνημα και ρυθμίζεται το σύστημα μέτρησης ρωγμών.
- 3Ο λόγος καταπόνησης και το αρχικό εύρος φορτίου έχουν ρυθμιστεί.
- 4Εφαρμόζεται κυκλική φόρτιση. Το μήκος της ρωγμής παρακολουθείται συνεχώς.
- 5Τα δεδομένα μήκους κύκλου ρωγμών καταγράφονται.
- 6Υπολογίζονται da/dN και ΔK και κατασκευάζεται η καμπύλη.
- 7Η επιφάνεια του κατάγματος εξετάζεται για να επαληθευτεί η μέτρηση.
Κριτήρια αποδοχής της Crack Growth
Το πρότυπο της μεθόδου ορίζει τον τρόπο με τον οποίο εκτελείται η δοκιμή και όχι το αποτέλεσμα. Το όριο αποδοχής προέρχεται από το πρότυπο υλικού, τις προδιαγραφές του προϊόντος ή το τεχνικό σχέδιο του πελάτη. Αυτή η σελίδα επομένως δεν δίνει αριθμητικό όριο.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Το αποτέλεσμα δίνεται ως καμπύλη da/dN–ΔK σε μια log-log κλίμακα. Η γραμμική μεσαία περιοχή της καμπύλης ονομάζεται καθεστώς του Παρισιού. η περιοχή κατωφλίου και η περιοχή ασταθούς ανάπτυξης ερμηνεύονται χωριστά. Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από την αναλογία τάσεων και δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα μεταξύ διαφορετικών τιμών R.
Έκθεση της Crack Growth
- Ταυτοποίηση δείγματος, τύπος υλικού και αριθμός χυτεύσεως/παρτίδας, εάν υπάρχουν
- Γεωμετρία, διαστάσεις και μέθοδος προετοιμασίας δείγματος
- Εφαρμόστηκαν τυπικές και συνθήκες δοκιμής
- Θερμοκρασία δοκιμής και συνθήκες περιβάλλοντος
- Μετρημένες τιμές και υπολογισμένες ποσότητες
- Φωτογραφίες επιφανειών κατάγματος ή εσοχών (όπου υπάρχει)
- Αβεβαιότητα μέτρησης (εάν ζητηθεί)
- Δήλωση ότι το αποτέλεσμα ισχύει μόνο για το δείγμα που υποβάλλεται για δοκιμή
Διαπίστευση
Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.
Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- EN 10204 (έγγραφα ελέγχου για μεταλλικά προϊόντα)
- ΕΕ 305/2011 Κανονισμός προϊόντων δομικών κατασκευών (για προϊόντα που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές)
- Εναρμονισμένα πρότυπα που εφαρμόζονται σύμφωνα με την οικογένεια προϊόντων
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Crack Growth· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.
Οι μηχανικές δοκιμές μετρούν πώς συμπεριφέρεται ένα υλικό ή εξάρτημα υπό δύναμη. Η οικογένεια εκτείνεται από στατική φόρτιση (εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη) έως εξαρτώμενη από τον χρόνο συμπεριφορά (κόπωση, ερπυσμός), και από σκληρότητα και φθορά έως δυσθραυστότητα.
Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δοκιμών είναι ότι το αποτέλεσμα αναφέρεται ως ιδιότητα υλικού. Το όριο διαρροής ή η σκληρότητα δεν είναι απόφαση συμμόρφωσης· είναι αριθμητικά δεδομένα με τα οποία θα συγκριθεί ο σχεδιασμός και το πρότυπο προϊόντος. Οι εκθέσεις μηχανικών δοκιμών επομένως συνήθως αποτελούν είσοδο για μηχανική απόφαση παρά για έγκριση προϊόντος — επιλογή υλικού, συντελεστής ασφαλείας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής.
Η διάκριση μεταξύ στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Ένα εξάρτημα μπορεί να φαίνεται εντελώς αφόρτιστο υπό στατικό φορτίο αλλά να σπάει υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση· η θραύση κόπωσης συμβαίνει σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής και δεν δίνει προειδοποίηση. Για περιστρεφόμενα, δονούμενα ή κυκλικά φορτιζόμενα εξαρτήματα, μια δοκιμή εφελκυσμού μόνη της δεν αποτελεί επομένως επαρκές αποδεικτικό στοιχείο.
Οι συνθήκες δοκιμής καθορίζουν το αποτέλεσμα, και αυτό είναι κρίσιμο για την αναγνωσιμότητα της έκθεσης: γεωμετρία δοκιμίου, ρυθμός φόρτισης, θερμοκρασία, ρύθμιση συνθηκών και διάταξη σύσφιξης. Το ίδιο υλικό δίνει διαφορετικές τιμές υπό διαφορετικές συνθήκες. Στα πλαστικά η επίδραση ρυθμού είναι πολύ έντονη, στα μέταλλα η επίδραση θερμοκρασίας· στα σύνθετα ο προσανατολισμός του δοκιμίου αλλάζει εντελώς το αποτέλεσμα.
Η σκληρότητα είναι η πιο κακώς χρησιμοποιούμενη μέτρηση στον τομέα. Επειδή είναι γρήγορη, σχεδόν μη καταστροφική και φθηνή, χρησιμοποιείται συχνά αντί της αντοχής. Υπάρχουν πίνακες μετατροπής σκληρότητας σε αντοχή, αλλά είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από την ομάδα υλικού· η χρήση τους ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού είναι λανθασμένη.
Η πλευρά της μηχανικής θραύσης απαιτεί ειδική επάρκεια. Οι μετρήσεις δυσθραυστότητας και ρυθμού ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό πόσο θα αντέξει μια ρηγματωμένη κατασκευή· αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού ανοχής βλάβης σε τομείς όπως εξοπλισμός υπό πίεση, αεροπορικές κατασκευές και αγωγοί.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Στατικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, διάτμηση και στρέψη. Λαμβάνονται όριο διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και μέτρο ελαστικότητας.
Δοκιμές κρούσης
Κρούση εντομής Charpy και Izod· η συμπεριφορά μετάβασης εύθραυστου-όλκιμου του υλικού καθορίζεται συναρτήσει της θερμοκρασίας.
Σκληρότητα
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore και μικροσκληρότητα. Πολύτιμη για το βάθος επεξεργασίας επιφάνειας και τοπικές διαφορές αντοχής.
Κόπωση
Αξονική κόπωση ελεγχόμενη από δύναμη και παραμόρφωση, κόπωση κάμψης· καμπύλες S-N και όριο αντοχής.
Ερπυσμός και χαλάρωση τάσης
Συμπεριφορά υπό μακροχρόνιο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία· καθοριστική για υλικά λεβήτων, στροβίλων και εξοπλισμού υπό πίεση.
Μηχανική θραύσης
Δυσθραυστότητα επίπεδης παραμόρφωσης, ολοκλήρωμα J, CTOD και ρυθμός ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης.
Φθορά και τριβή
Φθορά Taber και περιστρεφόμενου τυμπάνου, μετρήσεις συντελεστή τριβής.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Ο υπολογισμός αντοχής από σκληρότητα είναι κατά προσέγγιση· δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού.
- Η επαρκής στατική αντοχή δεν αποδεικνύει την αντοχή σε κόπωση· ένα κυκλικά φορτιζόμενο εξάρτημα απαιτεί ξεχωριστή δοκιμή.
- Αν δεν αναφέρονται ο ρυθμός δοκιμής και η θερμοκρασία, το αποτέλεσμα δεν είναι συγκρίσιμο — ιδίως σε πολυμερή και σύνθετα υλικά.
- Ένα δοκίμιο δοκιμής και το πραγματικό εξάρτημα ενδέχεται να μην δίνουν την ίδια τιμή· ο προσανατολισμός καλουπιού, οι γραμμές συγκόλλησης και οι διαφορές επιφανειακής επεξεργασίας έχουν όλες επίδραση.
- Μια τιμή αντοχής που δίνεται για ένα σύνθετο υλικό χωρίς αναφορά στον προσανατολισμό του δοκιμίου είναι χωρίς νόημα.
- Τα αντίστοιχα ASTM και ISO μετρούν το ίδιο μέγεθος αλλά χρησιμοποιούν διαφορετική γεωμετρία δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Επαλήθευση σχεδιασμού και επιλογή υλικού
- Έλεγχος εισερχόμενου υλικού και έγκριση προμηθευτή
- Πλήρωση των μηχανικών απαιτήσεων του προτύπου προϊόντος
- Ανάλυση αστοχίας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής και υπολογισμός ανοχής βλάβης
- Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Crack Growth
Το αποτέλεσμα δίνει ζωή άμεσα;
Όχι, είναι μια εισαγωγή στον υπολογισμό της διάρκειας ζωής. Η υπολειπόμενη διάρκεια ζωής υπολογίζεται ενσωματώνοντάς την μαζί με την κατανομή τάσης της κατασκευής και το αρχικό μέγεθος ρωγμής.
Γιατί έχει σημασία η τιμή κατωφλίου (ΔKth);
Κάτω από αυτή την τιμή, η ρωγμή θεωρείται ότι δεν αναπτύσσεται στην πράξη. Το κατώφλι είναι καθοριστικό κατά τον καθορισμό του διαστήματος επιθεώρησης και του αποδεκτού μεγέθους ελαττώματος.













