GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS IDŐBEN VÁLTOZÓ IGÉNYBEVÉTEL, KIFÁRADÁS
Változó igénybevétel Állandó amplitudó, periódiku változá Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 2
Alapfogalmak Középfezültég: m, fezültégamplitudó: a, maximáli fezültég: max, minimáli fezültég: min Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 3
Özefüggéek Maximáli fezültég: Minimáli fezültég: max min m a m a Fezültég vizony: Az amplitudó é a középfezültég kapcolata: R 1 1 min max R a m R m m a a Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 4
Fáradt töré A C B C B A B B C A A: repedé kezdete B: repedé tovább terjedée C: töré Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 5
Repedé kezdete Repedé terjedée A kifáradá folyamata Terheléi határvonalak Fáradt töré: matt, ima felületű, kagyló töret A tehervielő kereztmetzet egyre cökken Végő fáziban a terhelé meghaladja a tatiku zilárdágot Rideg töré: cillogó, zemcé töret Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 6
Wöhler kíérletei Augut Wöhler: 1860-tól ziztematiku fáraztó vizgálatok mintegy 10 éven át Vaúti kocik tengelyei hozabb üzemeléi idő után eltörtek A tatiku zilárdági zámítáok ezt nem indokolták A töré oka: kifáradá Az igénybevétel időben változó, imétlődő, forgó-hajlító Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 7
Fáraztó vizgálat Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 8
Wöhler eredményei Kifáradái diagram (Wöhler-görbe): kíérleti adatok alapján felvett özefüggé a terheléimétléi zám (cikluzám) N é a fezültég között Kifáradái határ: az a fezültég, melyet az adott zerkezeti elem végtelen ok imétlődéel, töré nélkül elviel Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 9
Wöhler-görbe Lineári kála Statiztikai megközelíté: P töréi valózínűég. Minden töréi valózínűéghez má Wöhler-görbe tartozik. Túléléi valózínűég: Q=1-P. Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 10
Wöhler-görbe Fél-logaritmiku Logaritmiku N 0 : kifáradái cikluzám N B : bázi cikluzám Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 11
A Wöhler-görbe egyenlete Baquin, 1910: b N Nem tartalmazza a végtelen cikluzámhoz tartozó kifáradái határt Pontoabb leírát ad a négy paramétere özefüggé: D a b( B N) a Weibull, 1961: ( ) D N K Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 12
Befolyáoló tényezők A kifáradái határt az alábbi tényezők befolyáolják: Vizgálati frekvencia Alkatréz mérete Felület minőége (érdeég) Felületzilárdító eljáráok Bemetzéek, fezültéggyűjtő helyek Hőméréklet Középfezültég Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 13
Vizgálati frekvencia A kérdét a nagyfrekvenciá fáraztá megjelenée vetette fel Mintegy 8000/min frekvenciáig a kifáradái határ nagyága független a vizgálati frekvenciától Nagyobb vizgálati frekvencia eetén a kifáradái határ laan emelkedik Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 14
Mérettényező d p : a próbatet mérete d: az alkatréz mérete K 1 (d): technológiai mérettényező K 2 (d): geometriai mérettényező Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 15
Mérettényező Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 16
Átlago érdeég Érdeégi tényező Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 17
Fezültégtorlódá Alaktényező: K t >1 K t max n Horonytényező: K f D, ima D, hornyolt K f >1 K f < K t Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 18
Hőméréklet Alaconyabb hőmérékleten bizonyo megzilárdulá tapaztalható, amely növeli a kifáradái határt Egy hőméréklethatár felett a növekvő hőméréklethez cökkenő kifáradái határ tartozik Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 19
Felületzilárdító eljáráok Görgőzé Sörétezé Felületedzé Nitridálá Karbonitridálá Betétedzé növelik a kifáradái határt Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 20
Kifáradái biztonági területek Smith-diagram Haigh-diagram Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 21
Haigh-diagram Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 22
Smith-diagram Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 23
Biztonági tényező Tizta lengő igénybevétel ( m =0) Wöhler-görbe Szilárdági biztonág: al n am Élettartam biztonág: NK nn N M Kifáradái biztonág: n D 1 D ap Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 24
Biztonági tényező Azimmetriku igénybevétel: van középfezültég é az amplitudó arányoan változik a középfezültéggel Haigh-diagram n D max L max M al am ml mm Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 25
Biztonági tényező 1., 2., 0D 1D 2 am a 1D m a m 0D mm 2 2, am 1D 0D 1D ml 1D ml ml 2 mm 0D am 1D 0D mm 0D n D ml mm am 1D 2 1D 0D 0D mm Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 26
Haigh-diagram alapján Biztonági tényező Kifáradái biztonág: n D am 1D 2 1D 0D 0D mm Folyái biztonág: n F am ReH mm R eh max M Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 27
Biztonági tényező Azimmetriku igénybevétel: van középfezültég, de az amplitudó nem arányoan változik a középfezültéggel Haigh-diagram n D max L maxm Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 28
Biztonági tényező Soderberg-féle biztonági terület n D am 1D 1 R mm eh Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 29
Túlterhelé hatáa Túlterhelé: valamely zilárdági jellemző túllépée Statiku terhelénél: a folyáhatárnál nagyobb fezültég Kifáradánál: a kifáradái határt meghaladó fezültég Károhatá vonala Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 30
Károhatá vonala Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 31
Károodá foka D n 1 D n 2 n N 1 1 n N 2 2 D ni n N i i Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 32
Élettartam változáa L N n D 2 2 1 n2 N2 Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 33
Károodáok halmozódáa Egy adott terhelézinten minden terhelé imétlé DD mértékű károodát okoz Általáno eetben DD nem állandó n terhelé imétlé után a károodá mértéke: n D n DD Legyen N a töréhez tartozó cikluzám Ekkor a károodá mértéke: 1 N D N DD 1 Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 34
Károodáok halmozódáa Feltételezzük, hogy D n változáa folytono, minimáli értéke 0, maximáli értéke 1 Ha n=0, akkor D n =0 (egyetlen terhelé em történt) Ha n=n, akkor D n =D N =1 (töré) Hogyan változik a károodái függvény a két határ között? Palmgren Miner lineári halmozódái elmélet Adott fezültégzinten minden terheléi ciklu azono mértékű károodát okoz Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 35
D n =n DD Károodáok halmozódáa D N =N DD=1 ebből DD=1/N Behelyetteítve: D n =n/n, ami a károodá foka adott fezültégzinten k zámú különböző terheléi zint eetén a töréig felhalmozott károodá: k i1 ni N i k D i1 ni 1 Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 36
Károodáok halmozódáa Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 37
Özetett igénybevétel Tizta lengő igénybevétel A normáli é a cúztatófezültégek fáziban változnak A biztonági terület jó közelítéel negyed ellipzi Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 38
Biztonági terület Ellipzi egyenlete: al 1D 2 al 1D 2 1 Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 39
al D Biztonági tényező n al nd am am n 1D am n 1D am n n D 2 n D n 2 1 n D n n 2 n n 2 Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 40
Lüktető igénybevétel Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 41
Muttnyánzky zerkezté A terhelé növekedée orán a középfezültég állandó marad. mred 2 m 2 2 a m a R eh F mred R F eh mred a m 2 2 m Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 42
Muttnyánzky zerkezté Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 43
Rohonyi zerkezté A terhelé növekedée orán a középfezültég é az amplitúdó arányoan nőnek. mred 2 m 2 2 a m ared 2 a 2 2 a a a R eh F a 1, D 1, D mred a m 2 2 m ared a a 2 2 a Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 44
Rohonyi zerkezté Gépzerkezettan, tervezé Kifáradá 45