GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS ... Gépszerkezettan, tervezés...

Click here to load reader

  • date post

    06-Feb-2021
  • Category

    Documents

  • view

    1
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS ... Gépszerkezettan, tervezés...

  • GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS

    IDŐBEN VÁLTOZÓ IGÉNYBEVÉTEL,

    KIFÁRADÁS

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 2

    Változó igénybevétel

    • Állandó amplitudó, periódikus változás

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 3

    Alapfogalmak

    Középfeszültség: sm, feszültségamplitudó: sa, maximális

    feszültség: smax, minimális feszültség: smin

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 4

    Összefüggések

    Maximális feszültség:

    Minimális feszültség:

    Feszültség viszony:

    Az amplitudó és a

    középfeszültség

    kapcsolata:

    am sss max

    am sss min

    am

    am sR

    ss

    ss

    s

    s

     

    max

    min

    m

    s

    s a

    R

    R ss

     

    1

    1

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 5

    Fáradt törés

    A

    B

    C

    A: repedés kezdete B: repedés tovább terjedése C: törés

    A

    B

    C

    ABC

    B

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 6

    A kifáradás folyamata

    • Repedés kezdete

    • Repedés terjedése

    • Terhelési határvonalak

    • Fáradt törés: matt, sima felületű, kagylós töret

    • A teherviselő keresztmetszet egyre csökken

    • Végső fázisban a terhelés meghaladja a statikus

    szilárdságot

    • Rideg törés: csillogó, szemcsés töret

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 7

    Wöhler kísérletei

    • August Wöhler: 1860-tól szisztematikus fárasztó

    vizsgálatok mintegy 10 éven át

    • Vasúti kocsik tengelyei hosszabb üzemelési idő

    után eltörtek

    • A statikus szilárdsági számítások ezt nem

    indokolták

    • A törés oka: kifáradás

    • Az igénybevétel időben változó, ismétlődő,

    forgó-hajlító

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 8

    Fárasztó vizsgálat

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 9

    Wöhler eredményei

    • Kifáradási diagram (Wöhler-görbe): kísérleti

    adatok alapján felvett összefüggés a

    terhelésismétlési szám (ciklusszám) N és a

    feszültség s között

    • Kifáradási határ: az a feszültség, melyet az adott

    szerkezeti elem végtelen sok ismétlődéssel,

    törés nélkül elvisel

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 10

    Wöhler-görbe

    Statisztikai megközelítés: P törési valószínűség.

    Minden törési valószínűséghez más Wöhler-görbe tartozik.

    Túlélési valószínűség: Q=1-P.

    Lineáris skála

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 11

    Wöhler-görbe

    Fél-logaritmikus Logaritmikus

    N0: kifáradási ciklusszám NB: bázis ciklusszám

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 12

    A Wöhler-görbe egyenlete

    • Basquin, 1910:

    • Nem tartalmazza a végtelen ciklusszámhoz

    tartozó kifáradási határt

    • Pontosabb leírást ad a négy paraméteres

    összefüggés:

    • Weibull, 1961:

    aNb s

    a D NBb

     )(ss

    KND  ss )(

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 13

    Befolyásoló tényezők

    A kifáradási határt az alábbi tényezők

    befolyásolják:

    • Vizsgálati frekvencia

    • Alkatrész mérete

    • Felület minősége (érdesség)

    • Felületszilárdító eljárások

    • Bemetszések, feszültséggyűjtő helyek

    • Hőmérséklet

    • Középfeszültség

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 14

    Vizsgálati frekvencia

    • A kérdést a nagyfrekvenciás fárasztás

    megjelenése vetette fel

    • Mintegy 8000/min frekvenciáig a kifáradási határ

    nagysága független a vizsgálati frekvenciától

    • Nagyobb vizsgálati frekvencia esetén a

    kifáradási határ lassan emelkedik

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 15

    Mérettényező

    dp: a próbatest mérete

    d: az alkatrész mérete

    K1(d): technológiai mérettényező

    K2(d): geometriai mérettényező

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 16

    Mérettényező

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 17

    Érdességi tényező

    Á tl a g o s é

    rd e s s é g

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 18

    Feszültségtorlódás

    Alaktényező:

    Horonytényező:

    n

    tK s

    smax

    hornyoltD

    simaD fK

    ,

    ,

    s

    s s 

    Kt >1

    Kfs >1 Kfs < Kt

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 19

    Hőmérséklet

    • Alacsonyabb hőmérsékleten bizonyos

    megszilárdulás tapasztalható, amely növeli a

    kifáradási határt

    • Egy hőmérséklethatár felett a növekvő

    hőmérséklethez csökkenő kifáradási határ

    tartozik

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 20

    Felületszilárdító eljárások

    • Görgőzés

    • Sörétezés

    • Felületedzés

    • Nitridálás

    • Karbonitridálás

    • Betétedzés

    növelik a kifáradási határt

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 21

    Kifáradási biztonsági területek

    Smith-diagram

    Haigh-diagram

  • Haigh-diagram

    Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 22

  • Smith-diagram

    Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 23

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 24

    Biztonsági tényező

    • Tiszta lengő igénybevétel (sm=0)

    Szilárdsági biztonság:

    Élettartam biztonság:

    Kifáradási biztonság:

    aP

    D Dn

    s

    s 1

    M

    K N

    N

    N n 

    aM

    aLn s

    s s 

    Wöhler-görbe

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 25

    Biztonsági tényező

    • Aszimmetrikus igénybevétel: van középfeszültség és az

    amplitudó arányosan változik a középfeszültséggel

    mM

    mL

    aM

    aL

    M

    L Dn

    s

    s

    s

    s

    s

    s 

    max

    max

    Haigh-diagram

  • Biztonsági tényező

    Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 26

    0 1

    1 0

    1 0 1 1

    1 00

    0

    1

    1 0

    0

    21. , 2. ,

    2

    2 ,

    2

    2

    D D

    aM a D m a m

    D mM

    aM D D D mL D mL mL

    aM D DmM D

    mM D

    mL D D

    D DmM aM mM

    D

    n

    s s

    s s s s s s

    s s

    s s s s s s s s

    s s ss s

    s s

    s s

    s ss s s

    s

      

      

       

     

      

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 27

    Biztonsági tényező

    • Haigh-diagram alapján

    mM

    D

    DD aM

    D Dn

    s s

    ss s

    s

    0

    01

    1

    2  

     

    Kifáradási biztonság:

    Folyási biztonság: M

    eH

    mMaM

    eH F

    RR n

    maxsss 

     

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 28

    Biztonsági tényező

    • Aszimmetrikus igénybevétel: van középfeszültség, de az

    amplitudó nem arányosan változik a középfeszültséggel

    M

    L Dn

    max

    max

    s

    s 

    Haigh-diagram

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 29

    Biztonsági tényező

    • Soderberg-féle biztonsági terület

    eH

    mM

    D

    aM D

    R

    n s

    s

    s 

    1

    1

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 30

    Túlterhelés hatása

    • Túlterhelés: valamely szilárdsági jellemző

    túllépése

    • Statikus terhelésnél: a folyáshatárnál nagyobb

    feszültség

    • Kifáradásnál: a kifáradási határt meghaladó

    feszültség

    • Károshatás vonala

  • Gépszerkezettan,

    tervezés

    Kifáradás 31

    Károshatás vonala