Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás)

Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 1 A fáradt törés ismétlődő terhek hatására a statikus törőszilárdság feszültségszintje alatt feszültségcsúcsoknál lokális képlékeny alakváltozásból indul ki általában N > 10 4 Kisciklusú fáradt törés arányossági határnál nagyobb feszültségnél a maradó alakváltozások halmozódása miatt (Helyesen méretezett építőmérnöki szerkezetnél nem fordulhat elő.) Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 2 1

Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás) Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 3 varratszegély repedés varratszegély varratgyök átlagfeszültség feszültségcsúcs repedések Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 4 2

repedés mérete törés roncsolásmentes vizsgálattal érzékelhető látható A törést megelőző fárasztási ciklusokban felgyorsul. Nehéz ellenőrizni, a törés idejét nem lehet megjósolni N (ismétlési szám) Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 5 Fárasztó terhek:: a szerkezet várható élettartama alatt alapértékük 40%-ánál nagyobb mértékben legalább 10 4 teherismétlést okoznak. (Hidak, darupályák hasznos terhe) f il f a 2 a ik a f 2 t (idő) Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 6 3

August Wöhler (1819 1914) f R m R k 1 N = Ni N azonos próbatestek a const Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 7 f R m R k 4 7 log N Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 8 4

a b c t (idő) t (idő) t (idő) a - statikus húzás b - lengő fárasztás c - lüktető fárasztás Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 9 f R k R R lü le a R le R m Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 10 5

max R y R lü = 2R le R le min R m Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 11 a fáradási szilárdság nem anyagállandó; kísérleti eredmények erős szórása; kísérleteknél periodikus, valóságos terheknél szabálytalan feszültségingadozás; fáradási szilárdság a hőmérséklettől is függ; fáradás és rideg törés analógiája. Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 12 6

- a.) Méretezés fáradási tényezővel: f max H - b.) Méretezés fáradási határfeszültséggel: R Ha f k R lü max R H k min min, a és b eljárás azonos. fh R lü max - c.) Goodman diagram közelítése 45 o -os egyenesekkel: Az 52 -es (355) anyagok fáradási határfeszültsége a 37 -es (235) anyagokéval azonos. lüktetőszilárdság nagyobb repedékenységi hajlam nagyobb kísérleti eredmények szórása nagyobb fh R k R y R lü max R k = R lü + min min Szerkezetépítés II. Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 13 800 600 400 fáradási szilárdság (MPa; N = 10 6 ) szerkezeti acélok sima próbatest Szerkezeti acéloknál a nagyobb szakítószilárdság hatása a fáradási szilárdságra nem jelentős. 200 bemetszett próbatest 200 400 600 800 szakítószilárdság (MPa) Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 14 7

max átlag fáradási feszültségtartomány min 0 1 2 3 4 N (ismétlési szám) Fáradási szilárdság=ds; A fáradási élettartam a teherismétlések számával (N) fejezhető ki. Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 15 statikus törőszilárdság átlagérték kísérleti eredmények szórása tervezési ellenállás repedés nem növekszik 7 log N Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 16 8

log fáradási határ (N=2000000) C 1000 500 állandó amplitódójú fáradási határ D levágási határ 100 50 1 m=3 36 160 160 140 125 112 100 90 80 71 63 56 50 45 40 36 szerkezeti részlet kategóriák m=5 10 4 5 6 7 8 log N 2 000 000 5 000 000 Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 17 log fáradási határ (N=2000000) C 1000 500 levágási határ 100 50 1 m=5 80 100 szerkezeti részlet kategóriák 10 4 5 6 7 8 log N 2 000 000 Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 18 9

max átlag min fáradási feszültségtartomány Állandó amplitúdójú feszültségspekrum 0 1 2 3 4 N (ismétlési szám) 1 2 3 Változó amplitúdójú feszültségspekrum n 1 n 2 n 3 Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 19 Palmgren - Miner -féle hipotézis (egyelőre nincs jobb ) 1 S - N görbe 2 3 n 1 n 2 n 3 N 1f N 2f N 3f Törést okozó ismétlési szám Egy adott tehernagyság által okozott károsodás: D = n N Szerkezetépítés II. Dr. Németh György 20 10

D = D = n N A szerkezeti elem fáradásra megfelelő, ha: D 1 Szerkezetépítés II. Dr. Németh György 21 equ T idõ Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 22 11

m 1 2 3 1 S - N görbe n 1 n 2 n 3 N 1f N 2f N 3f σ = n Δσ n Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 23 36 36 Sarokvarratos átlapolás Részleges beolvadású tompavarrat 45 50 t és tc < 20mm Lemezél illesztése Övlemez homlokvarrata Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 24 12

71 80 repedés 71 Rövid illesztés az élektől távol Alátétlemezes keresztirányú tompavarrat 80 112 Két oldalról hegesztett keresztirányú tompavarrat Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 25 100 125 Hullámos felület Hosszirányú varratok 80 Repedés Fejcsap varrata Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 26 13

Dr. Németh György Szerkezetépítés II. 27 Általános feltétel: Δσ 1,5f Δτ 1,5f / 3 E,2: 2 millió ismétlési számra átszámított Egyenértékű; C: az S-N görbén a 2 millió ismétlési számhoz tartozó érték Egyszerű feszültségi állapotokra: γ Δσ, 1 Δσ γ és γ Δτ, 1 Δτ γ Összetett feszültségi állapotra: γ Δσ, Δσ γ + γ Δτ, Δτ γ 1 Dr. Németh György Hídépítés II. 28 14

Δσ p = σ p,max σ p,min A feszültségspektrum által okozott kár kifejezhető a 2 10 6 ismétlésszámhoz tartozó egyenértékű feszültségtartománnyal: Δσ E2 = λφ 2 Δσ p λ : káregyenértékűségi tényező Φ 2 : káregyenértékűségi impact tényező Dr. Németh György Hídépítés II. 29 húzás max Δσ = σ + 0,6 σ nyomás min Dr. Németh György Hídépítés II. 30 15

λ = λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 de λ λ max =1,4 λ 1 a járműforgalom károsító hatását kifejező tényező, amelynek értéke a mértékadó hatásvonal hosszától függ; λ 2 a forgalom nagyságától függő tényező; λ 3 a híd tervezési élettartamától függő tényező; λ 4 a szerkezeti elemtől függő tényező, ha több mint egy pályáról kap terhelést; Dr. Németh György Hídépítés II. 31 16