BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT (MSc.) Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék Ssz.:...... Név:......................................... Neptun kód.:......... Feladat Határozza meg a megadott rendszertelen terhelési folyamat esetére a feladatban megadott kritikus keresztmetszetet tartalmazó alkatrész várható élettartamát cikklusszámban a helyi feszültség~nyúlás viszonyok elemzése alapján, felhasználva a Miner elvet, valamint az SWT paraméterre skálázott kifáradási görbét. 1) A névleges feszültségfolyamatból kiindulva határozza meg a bemetszés tövében kialakuló helyi valódi feszültség és nyúlás folyamat csúcsértékeit. 2) A helyi feszültség és nyúlás folyamat csúcsértékeinek felhasználásával rajzolja fel léptékhelyesen a bemetszés tövében kialakuló mértékadó hiszterézis hurok sorozatot. 3) Határozza meg a zárt hiszterézis hurkokhoz tartozó σmax és εa értékeket, valamint az SWT paramétereket. 4) Határozza meg az egyes zárt hiszterézis hurkokhoz tartozó élettartamot ciklusszámban, az SWT~Nf görbe felhasználásával. 5) Határozza meg a várható élettartamot a PM elv felhasználásával. Kidolgozási utasítás. 1. A megadott terhelőerő csúcsértékek alapján határozza meg a σnévl csúcsértékeket a kritikus keresztmetszetben, majd végezze el a folyamat rain-flow feldolgozását. 2. A Neuber egyenlet és a valódi ciklikus feszültség~nyúlás görbe felhasználásával határozza meg a bemetszés tövében kialakuló valódi feszültség és nyúlás folyamat - σnévl feszültség megváltozásaihoz tartozó- σ és ε értékeit az alábbiak szerint: - Az 1. csúcsérték meghatározásához terheletlen állapotból induljon ki, és a ciklikus valódi feszültség~nyúlás görbét használja. - A további csúcspontok meghatározásához a 2-szeres szorzóval képezett hiszterézis görbe ág egyenlettel dolgozzon, a σnévl névleges feszültségmegváltozások felhasználásával, figyelembe véve a rain-flow feldolgozás eredményeit (azaz a memória tulajdonságot). A keresett σ; ε értékek meghatározása grafikus úton is történhet, a mellékelt ciklikus feszültség~nyúlás, illetve feszültség~nyúlás megváltozás (hiszterézis ág) görbék segítségével, berajzolva a Neuber hiperbolákat. - A számítási eredményeket táblázatosan foglalja össze, egyértelműen megjelölve a memória tulajdonság figyelembevételének módját (helyettesítő lengés). 3. A számított σ; ε értékek felhasználásával határozza meg a valódi feszültség és valódi nyúlás folyamat csúcsértékeket, figyelembe véve a mindenkori terhelés megváltozásának irányát. Az eredményeket a 2. pont szerinti táblázat kiegészítésével adja meg. 4. Rajzolja fel a bemetszés tövében kialakuló hiszterézis hurok sorozatot, a 3. pont szerinti csúcsértékek felhasználásával, figyelembe véve a memória tulajdonságot. Ehhez használja a mellékelt pausz papírt, illetve a σ~ε és σ~ ε görbéket. A hiszterézis hurkok adatainak felhasználásával határozza meg az egyes zárt hiszterézis hurkokhoz tartozó σmax és εa értékeket, valamint a vonatkozó SWT paramétereket. Az eredményeket táblázatos formában foglalja össze. 5. A mellékelt élettartam görbe felhasználásával határozza meg az egyes zárt hiszterézis hurkokhoz tartozó törési ciklusszámokat, majd a Miner elv felhasználásával határozza meg a várható élettartamot ciklusszámban. A számítások részeredményeit foglalja táblázatba. 1/7
ADATTÁBLÁZAT FELADAT KÓDSZÁMOK Sorszám 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Feladat kód 111 121 211 221 311 321 131 141 231 Sorszám 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Feladat kód 241 331 341 432 442 532 542 632 642 ADATVÁLASZTÉK A feladatok egy háromjegyű számmal (Feladat kód) vannak meghatározva, ahol: - az első számjegy a terhelési folyamat azonosítója: 1...6 - a második számjegy a kritikus keresztmetszet azonosítója: 1 4 - a harmadik számjegy az anyag azonosítója: 1...2 Pl. A 231 számmal azonosított feladat: 2 változat szerinti terhelési folyamat, 3 számú keresztmetszet azonosító, 1 számú anyag azonosító. 1.Terhelési adatok A táblázat egyes oszlopaiban szereplő erő értékek egy-egy terhelési folyamat csúcsértékei. (Tekintettel arra, hogy a terhelési folyamat az első csúcsértékkel azonos csúcsponti erőértékkel végződik, a folyamat a tényleges terhelés tekintetében reprezentatív.) Csúcsszám Erő csúcs értékek Fi [kn] Terhelési folyamat azonosító i 1 2 3 4 5 6 1 111 101 117 115 117 120 2-40 -61 27 0 39-77 3-10 40 64 77 115-13 4-61 -31-60 -26 0-89 5 60 70 56 102 76 0 6 21-101 18-51 13-26 7 80 30 34 51 102 115 8-30 -20-64 -102-90 13 1* 111 101 117 115 117 120 2/7
2. Az alkatrész kritikus keresztmetszetének adatai Keresztmetszet Vonatkoztatási átmérő Gátlástényező azonosító d [mm] Kf 1 16 1,9 2 16 2,6 3 18 1,9 4 18 2,6 3. Anyagválaszték 1 (RQC 100) Anyag azonosító 2 (1141 normalizált) Folyáshatár ReH [MPa] 883 493 Ciklikus folyáshatár ReH [MPa] 600 481 Rugalmassági modulus E [MPa] 2 10 5 2,2 10 5 Valódi szakítószilárdság σf [MPa] 1330 1117 Ciklikus szilárdsági tényező K [MPa] 1434 1441 Ciklikus alakítási keményedési kitevő n [-] 0,14 0,177 Fáradási szilárdság tényezője σf [MPa] 1240 1326 Fáradási képlékenység tényezője εf [-] 0,66 0,602 Fáradási szilárdsági kitevő b [-] -0,07-0,103 Fáradási képlékenységi kitevő c [-] -0,69-0,581 3/7
4. Diagramok RQC-100 acél: szakítódiagram és hiszterézis görbe ág 4/7
RQC-100 acél: log SWT~log(2Nt) görbe 5/7
1141 acél (normalizált): szakítódiagram és hiszterézis görbe ág 6/7
1141 acél (normalizált): log SWT~log(2Nt) görbe 7/7