ASTM E2368-10 Стандартна практика за изпитване на термомеханична умора с контролирано напрежение

Стандартът „ASTM E2368-10 Стандартна практика за изпитване на термомеханична умора с контролирано опън“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), обхваща определянето на свойствата на термомеханичната умора на материали при едноосно натоварване и контролирани на опън условия. Термомеханичният цикъл на умора се дефинира тук като състояние, при което равномерните температурни и напрегнати полета върху участъка за измерване на пробата се променят едновременно и се контролират независимо. Това приложение има за цел да се справи с изпитването на термомеханична умора, извършвано в подкрепа на дейности като изследване и развитие на материали, механичен дизайн, процес и контрол на качеството, производителност на продукта и анализ на неизправности. Въпреки че това приложение е специфично за изпитване с контролирано напрежение, много глави предоставят полезна информация за контролирано от сила или напрежение термомеханично изпитване на умора.

Това изпълнение позволява максимални и минимални стойности на температурата и механичното напрежение и температурното механично напрежение, с ограничението, че тези параметри остават циклично постоянни през целия тестов период. Не се поставят ограничения върху факторите на околната среда като налягане, влажност, околна среда и други, при условие че те се контролират по време на теста, не причиняват загуба или промяна в размерите на пробите с течение на времето и са описани подробно в доклада с данни.

Използването на това приложение е ограничено до проби и не включва тестване на пълномащабни компоненти, структури или потребителски продукти.

За целите на този стандарт се прилагат следните термини и определения:

• Напрежението се определя тук като инженерно напрежение, което е съотношението на силата към първоначалната площ на напречното сечение на пробата. Площта се измерва в ненатоварено състояние при стайна температура.
• Коефициентът на топлинно разширение изразява частичната промяна в деформацията на свободното разширение за единична промяна на температурата, измерена в пробата за изпитване.
• Общата деформация е компонентът на деформация, измерен върху образеца за изпитване, и сумата от термична деформация и механична деформация.
• Топлинната деформация е компонентът на деформацията, произтичаща от промяна в температурата (както е измерена върху образеца за изпитване) при условия на свободно разширение. За някои материали той може да бъде нелинеен в интересуващия ни температурен диапазон.
• Механичната деформация е компонентът на деформация, който се получава, когато термичната деформация на свободното разширение (измерена върху образеца за изпитване) се извади от общата деформация.
• Еластичното напрежение е компонентът на напрежението, който се получава, когато напрежението се раздели на зависимия от температурата модул на Янг (в съответствие със стандартния метод за изпитване ASTM E111-17 за модула на Янг, допирателния модул и модула на хордата).
• Нееластичното напрежение се отнася до компонента на напрежението, което се получава, когато еластичното напрежение се извади от механичното напрежение.
• Коефициентът на деформация е съотношението на минималната механична деформация към максималната механична деформация в цикъл на деформация.
• Истински фазов ъгъл на механично напрежение/температура, за целите на оценка на точността на фазирането, това се определя като изместване на формата на вълната между максималната температурна реакция, измерена в пробата, и максималната механична реакция на напрежение. За референтни цели ъгълът се счита за положителен, ако максимумът на температурната реакция е 180 градуса или по-малко пред максимума на реакцията на механично напрежение, в противен случай фазовият ъгъл се счита за отрицателен.
• Синхронната термомеханична умора се отнася до цикъл, при който максималната стойност на температурата и максималната стойност на механичното напрежение възникват едновременно.
• Термомеханичната умора извън фаза (антифаза) се отнася до цикъл, при който максималната стойност на температурата изпреварва максималната стойност на механичното напрежение с времева стойност, равна на 1⁄2 от периода на цикъла.

При използването на структурни материали в среда с висока температура, компонентите, податливи на повреда от умора, могат да изпитат форма на едновременно вариращи топлинни и механични сили по време на даден цикъл. Тези условия често са от критично значение, тъй като те съчетават зависими от температурата и зависими от циклите (умора) механизми за увреждане с различна тежест, свързана с фазовата връзка между цикличната температура и цикличното механично напрежение.

Може да се види, че такива ефекти влияят върху развитието на микроструктурата, микромеханизмите на разграждане и различни други феноменологични процеси, които в крайна сметка влияят върху цикличния живот. Термомеханичното изпитване на умора, контролирано от напрежението, често се използва за изследване на ефектите от едновременно променливо термично и механично натоварване при идеализирани условия. Тук цикличните теоретично еднакви температурни и напреженови полета се прилагат външно и се контролират в цялата измервателна секция на пробата.

Сред многобройните изпитвания, измервания, анализи и проучвания за оценка, които предоставя за бизнеса в различни сектори, нашата организация също така предоставя услуги за изпитване, определени в стандарта „ASTM E2368-10 Standard practice for tension-controlled thermomechanical fatigue testing“, с обучен и експерт персонал и съвременно технологично оборудване.