Другой пример небольшого количества циклов в последнем блоке пошагового тестирования может быть замечен в работе Caton [32] промышленно изготавливаемом сплаве алюминия W319. В этом материале пористость играет роль начальных дефектов и, в этой работе рассматривается как начальное повреждение. Эксперименты были выполнены на трех условиях отвердевания, относящихся к обыкновенной средней древовидной структуре с интервалами (SDAS) приблизительно 23нм, 70нм и 100нм, обозначенных низким, средним и высоким соответственно. Техника пошаговой нагрузки позволяет определить FLS, используя приращения, которые, как правило, составляли 10% напряжения предыдущего шага, и каждый шаг был выполнен до 108 циклам или пока не произошел отказ. Число циклов в последнем блоке изображено на рисунке 3.19 для трех условий затвердевания материала. За исключением одного частного значения, результаты показывают, что отказ происходит рано на последнем шаге, указывая, что порог для расширения повреждения вполне хорошо определен в этом материале,и что фаза инициирования произошла при более низких усилиях, чем заключительный блок. Для материала с начальными дефектами, может быть небольшой или не быть совсем фаза инициирования, потому что дефекты, которые являются трещинами, уже присутствуют в материале.
Наконец, мы исследуем результаты тестирования предела усталости, используя обычное тестирование постоянным напряжением. Исследование предел усталости, соответствующий 109 циклам при 1.8 кГц тестирующей машины, период усталости и данные выхода [33] показаны на рисунке 3.20. Кажется, что существует небольшая степень разброса в данных, но предел усталости при 109 циклах может быть установлен как приблизительно 1020 MPa. Можно показать, что подобное число может быть получено, используя пошаговый метод испытаний, с применением меньшего количества экземпляров.
3.3.5 Комментарии к пошаговому тестированию
Результаты, полученные на Ti-6Al-4V, не обеспечивают неопровержимого доказательства эффекта коаксинга. На гладких брусковых экземплярах и с тщательно обработанными поверхностями, у предела усталости, как ожидается, будет небольшое количество разброса. Экспериментальные данные показывают это в общем, но случайное частное значение, которое выше, чем ожидаемое, может быть приписано разбросу или коаксингу. Систематическое исследование коаксинга не было проведено, но до этого момента процедура пошаговой нагрузки, кажется, эффектиный метод, который экономит значительное время тестирования. Для экземпляров, у которых есть повреждение от FOD или усталостный износ, статистический разброс, как ожидается, будет намного больше. Являются ли высокие значения FLS разбросом, или коаксинг остается вопросом, на который никогда нельзя будет ответить. К счастью, при разработке, инженер не должен волноваться слишком много о случайном высоком значении предела усталости, а скорее низких и диапазоне экспериментального разброса. В этих целях техника пошаговой погрузки кажется достаточной для использования на Ti-6Al-4V в форме и бруска и пластины. Его законность для использования на других материалах должна все же быть установлена.
Другой способ представить данные от пошагового тестирования иллюстрирован на рисунке 3.21, где в серии испытаний у большинства тестов были отказы во время первого шага. Таким образом, то, что начиналось как запланированная серия пошагового тестирования, чтобы оценить предел усталости, стала в значительной степени программой проверки S–N. Тем не менее, четыре теста достигли второго блока нагрузки 107 циклов, и данные выхода показаны с горизонтальными стрелками. Частные значения для циклов на последнем блоке также представлены. В этой серии испытаний размеры шага для четырех тестовых шага колебались от 11 до 19 %, несколько выше чем, что было рекомендовано. Первый набор частных значений, обозначенных “Данные без шага”, является обычными данными S–N, которые могли экстраполироваться к более длительным жизням, чтобы оценить соответствие FLS 107 циклам. Такое значение, казалось бы, было бы несколько ниже 110 ksi как отмечено на графике. Не была предпринята никакая попытка, чтобы получить определенное значение из-за ограниченного объема данных, особенно в более продолжительной области существования.
Следующий набор частных значений, обозначенных как “Данные шага”, является экспериментальными значениями циклов до отказу в последнем блоке нагрузки шага тестов, представленных против напряжения, которое использовалось в этом блоке. Во всех четырех случаях число циклов является полученным во втором блоке. Из-за больших размеров шага можно могло бы появиться желание использовать эти значения с предположением, что никакой эффект старения не присутствует от первого блока нагрузки. Это, оказывается, очень сомнительное предположение, так как отказы произошли в других образцах, проверенных на том же самом уровне напряжения как в первом блоке нагрузки. Эти уровни напряжения могут быть замечены по данным, представленным как выходы. Они представляют первый блок нагрузки тестового шага и, в обычной программе S–N тестирования, были бы подвергнутые проверке данные выхода. Стрелки были добавлены, чтобы помочь идентифицировать значения, которые полностью соответствуют пределу усталости 107 циклов. Рассмотрение этих данные совместно с “Данными без шага”, вынуждает пересмотреть оценку для FLS, потому что теперь существует 3 точки выхода при или выше 110 ksi. Имея дело с такими наборами ограниченных данных, заключение, что существует большой разброс в FLS этого материала, становится все более реальным. Наконец, посмотрим на четыре интерполированных точки, вычисленных из пошаговой процедуры проверки, описанной ранее. Они, кажется, показывают, что предел усталости находится в диапазоне 110–120 ksi. Вышеупомянутый набор данных, хотя вполне ограничено, также показывает некоторые аспекты того, что интерпретировалось как эффект коаксинга. Частные значения от последнего блока цикла в шаге теста, кажется, лежат выше остающихся данных S–N, при условии, что первый блок нагрузки не нанес ущерба. Лучший способ интерпретировать эти точки состоит в том, что они от подвергнутого проверке набора образцов, те, которые не терпели неудачу во время первого блока погрузки. Этот простой набор данных и существуют различные методы оценки FLS, чтобы иллюстрировать некоторые из сложных вопросов, которые возникают при попытке определить FLS от экспериментальных данных, особенно когда число доступных образцов или тестов достаточно ограничено, и использованы данные выхода. Эта тема затронута более детально позже в этой главе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.