Método de prueba estándar ASTM E2714-13 para pruebas de fatiga por fluencia

En el “Método de prueba estándar ASTM E2714-13 para pruebas de fatiga por fluencia” desarrollado por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM), las propiedades mecánicas de la deformación por fatiga por fluencia o la formación de grietas en materiales nominalmente homogéneos se determinan mediante el uso de especímenes de prueba. sometido a fuerzas uniaxiales en condiciones isotérmicas. Un método de prueba para determinar la Esta norma cubre las pruebas de fatiga a velocidades de deformación o ciclos que involucran tiempos de retención lo suficientemente largos como para tener en cuenta una respuesta de deformación cíclica y ciclos de formación de grietas afectados por la fluencia (y la oxidación).

Este método está diseñado como método de prueba para pruebas de fatiga realizadas para respaldar actividades tales como investigación y desarrollo de materiales, diseño mecánico, control de procesos y calidad, rendimiento del producto y análisis de fallas. Las condiciones cíclicas responsables de la deformación por fatiga por fluencia y el agrietamiento varían según el material y la temperatura de un material determinado.

El uso de este método de prueba se limita a muestras y no incluye pruebas de componentes, estructuras o productos de consumo a gran escala.

Este método de prueba tiene como objetivo principal proporcionar las propiedades del material requeridas para la evaluación de estructuras de ingeniería perfectas que contienen características sujetas a cargas cíclicas a temperaturas lo suficientemente altas como para causar deformación por fluencia.

Este método de prueba se puede aplicar a la determinación de las propiedades de deformación y formación de grietas o de nucleación como resultado de pruebas controladas de deformación de amplitud constante o pruebas controladas de fuerza de amplitud constante. Se ocupa principalmente de probar muestras de barras redondas sometidas a cargas uniaxiales bajo control de fuerza o deformación.

El objetivo del procedimiento son las pruebas en las que se crean simultáneamente deformaciones y daños por fluencia y fatiga en un ciclo específico. No incluye pruebas de ciclo de bloques en las que los daños por fluencia y fatiga se crean secuencialmente. Los datos que se pueden determinar a partir de ensayos de fatiga por fluencia realizados en condiciones en las que la deformación y el daño por fatiga por fluencia ocurren simultáneamente son los siguientes:

Respuesta cíclica de deformación tensión-deformación.
Respuesta de deformación cíclica de fluencia (o relajación)
Endurecimiento cíclico, respuesta de ablandamiento cíclico.
Ciclos hasta la formación de una sola grieta o múltiples grietas en las muestras de prueba.

Se cree que se forma una grieta en una muestra inicialmente no agrietada cuando se nuclear y se propaga a un tamaño específico, que puede detectarse con una técnica específica. A los efectos de esta norma, la formación de una grieta se evidencia por un aumento mensurable en la conformidad de la muestra o un tamaño detectable mediante la técnica de reducción potencial.

Este método de prueba es válido para temperaturas y tasas de deformación donde las magnitudes de las tensiones inelásticas dependientes del tiempo (fluencia) son del mismo orden de magnitud o mayores que las tensiones inelásticas dependientes del tiempo.

El término inelástico se utiliza aquí para referirse a todas las tensiones inelásticas. El término plástico se utiliza aquí sólo para referirse al componente independiente del tiempo (es decir, sin fluencia) de la tensión inelástica. Cuando la relación de tensión excede un valor, se puede obtener una estimación útil en ingeniería de la tensión independiente del tiempo.

Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:

El ciclo se refiere a una secuencia repetida de valores totales de fuerza (deformación) bajo una carga (tensión) de amplitud constante en el momento de la fatiga.
El tiempo de retención, en pruebas de fatiga, es la cantidad de tiempo en el ciclo que la variable de prueba controlada (fuerza, deformación, desplazamiento) permanece constante a lo largo del tiempo. Los tiempos de espera generalmente se ubican en el mayor estrés o tensión en tensión o presión, pero también se pueden ubicar en otros lugares dentro del ciclo.
El período total del ciclo se refiere al tiempo necesario para completar un ciclo. El tiempo total del ciclo es la suma del tiempo de retención y el tiempo de no retención.
Un diagrama de histéresis es una trayectoria tensión-deformación durante un ciclo.
El módulo de elasticidad inicial es el módulo de elasticidad determinado durante la parte de carga del primer ciclo.
El módulo de elasticidad en el ciclo N es el promedio del módulo de elasticidad determinado durante la parte de carga creciente y la parte de carga decreciente del diagrama de histéresis para el ciclo N.
El rango de voltaje es la diferencia entre los voltajes máximo y mínimo. Para las pruebas de fatiga por fluencia, la diferencia entre las tensiones máximas y mínimas se denomina rango de tensiones máximas. Para las pruebas realizadas bajo control de deformación, la diferencia entre las tensiones en los puntos donde se invierte el parámetro de control se denomina rango de tensiones relajadas.

Las pruebas de fatiga por fluencia generalmente se realizan a temperaturas elevadas e implican la aplicación secuencial o simultánea de las condiciones de carga necesarias para producir deformación/daño cíclico que se amplifica por la deformación/daño por fluencia, o viceversa.

A menos que dichas pruebas se realicen al vacío o en un ambiente inerte, la oxidación también puede ser responsable de efectos de interferencia significativos relacionados con la acumulación de daños. Los objetivos de los ensayos de fatiga por fluencia son determinar:

Datos de entrada de evaluación para el análisis de deformaciones y daños de estructuras de ingeniería que operan a altas temperaturas.
Validación de la efectividad del modelo de daño y deformación estructural.
Caracterización de materiales
Datos de propiedades materiales para el desarrollo y verificación de reglas para nuevas construcciones y evaluación de vida de componentes de alta temperatura sujetos a servicio cíclico a bajas frecuencias o con períodos de operación fijos, o ambos.

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