ASTM E2207-15 Standardowa praktyka dotycząca badania zmęczenia osiowo-skrętnego z kontrolowanym rozciąganiem na próbkach rur cienkościennych

Norma „ASTM E2207-15 Standard Practice for Stress-Controlled Axial-Torsion Fatigue Testing of Thin-Walled Pipe Specimens” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania zmęczenia przy kontrolowanym naprężeniu, zmęczeniu osiowym, skręcaniu oraz łącznym zmęczeniu osiowym skręcaniem w fazie i poza fazą, z wykorzystaniem cienkościennych próbek rurowych o przekroju kołowym w temperaturze izotermicznej, pokojowej i podwyższonej. Norma ta jest ograniczona do symetrycznych, całkowicie odwróconych naprężeń (zerowe średnie naprężenia) oraz przebiegów osiowych i skrętnych o tej samej częstotliwości w łączonych osiowo-skrętnych badaniach zmęczeniowych. Niniejsza norma ogranicza się do charakteryzacji materiałów jednorodnych za pomocą cienkościennych próbek rurowych i nie obejmuje badań komponentów wielkogabarytowych ani elementów konstrukcyjnych.

Niniejsza norma nie ma na celu rozwiązania wszystkich problemów bezpieczeństwa, jakie mogą wystąpić w związku z jej stosowaniem. Użytkownik niniejszej normy jest zobowiązany do wdrożenia odpowiednich praktyk bezpieczeństwa, ochrony zdrowia i ochrony środowiska oraz do określenia stosowalności ograniczeń regulacyjnych przed jej użyciem.

Niniejsza norma międzynarodowa została opracowana zgodnie z przyjętymi na całym świecie zasadami normalizacji określonymi w decyzji w sprawie zasad opracowywania międzynarodowych norm, przewodników i zaleceń, opublikowanej przez Komitet ds. Barier Technicznych w Handlu Światowej Organizacji Handlu.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Naprężenie osiowe (inżynierskie naprężenie osiowe) definiuje się jako zmianę długości podzieloną przez długość początkową.
• Naprężenie ścinające odnosi się do naprężenia ścinającego powstającego w wyniku przyłożenia momentu skręcającego do próbki cylindrycznej. Takie skręcające naprężenie ścinające jest prostym ścinaniem, a przemieszczenie ścinające jest definiowane podobnie jak naprężenie osiowe.
• Stosunek amplitudy odkształcenia dwuosiowego. W badaniach zmęczenia osiowo-skrętnego stosunek amplitudy odkształcenia dwuosiowego definiuje się jako stosunek amplitudy odkształcenia ścinającego do amplitudy odkształcenia osiowego.
• Przesunięcie fazowe między naprężeniami osiowymi i ścinającymi W badaniach zmęczenia skrętnego osiowego przesunięcie fazowe definiuje się jako kąt fazowy między przebiegiem naprężenia osiowego a przebiegiem naprężenia ścinającego. Oba przebiegi muszą być tego samego typu, np. oba trójkątne lub oba sinusoidalne.
• Naprężenie ścinające odnosi się do inżynieryjnego naprężenia ścinającego działającego w prostopadłych kierunkach stycznym i osiowym przekroju pomiarowego i jest wynikiem momentu skręcającego przyłożonego do cienkościennej próbki rurowej. Naprężenie ścinające, podobnie jak odkształcenie ścinające, jest zawsze największe na średnicy zewnętrznej. W warunkach obciążenia sprężystego naprężenie ścinające zmienia się liniowo wzdłuż cienkiej ścianki próbki rurowej. Jednakże w warunkach obciążenia sprężysto-plastycznego naprężenie ścinające ma tendencję do zmian nieliniowych. Większość badań zmęczenia skrętnego osiowego kontrolowanych naprężeniem wykonuje się w warunkach obciążenia sprężysto-plastycznego. Dlatego zaleca się przyjęcie założenia, że ​​naprężenie ścinające jest rozłożone równomiernie.

Siły wieloosiowe często powodują odkształcenia i mechanizmy uszkodzenia, które są wyjątkowe i zupełnie inne od tych, które występują w warunkach prostego obciążenia jednoosiowego. Ponieważ większość elementów konstrukcyjnych poddawana jest cyklicznym siłom wieloosiowym, konieczne jest scharakteryzowanie odkształceń i zachowań zmęczeniowych materiałów w tym trybie. Taka charakterystyka pozwala na wiarygodne prognozowanie trwałości zmęczeniowej wielu elementów inżynieryjnych. Obciążenie osiowo-skrętne jest jednym z możliwych wieloosiowych układów sił i zasadniczo stanowi rodzaj obciążenia dwuosiowego. Próbki rurowe o cienkich ściankach poddane obciążeniu osiowo-skrętnemu można wykorzystać do badania zachowania się materiałów w dwóch z czterech kwadrantów głównych pól naprężeń lub odkształceń. Obciążenie osiowo-skrętne jest bardziej odpowiednie niż obciążenie dwuosiowe w płaszczyźnie, ponieważ stan naprężeń w cienkościennych próbkach rurowych jest stały i dobrze znany w całym przekroju badanym. Aplikacja jest użyteczna przy generowaniu danych dotyczących trwałości zmęczeniowej i odkształceń cyklicznych materiałów jednorodnych w warunkach obciążeń osiowych, skrętnych oraz łączonych obciążeń osiowo-skrętnych w fazie i poza fazą.

Oprócz licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, które nasza organizacja wykonała dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, świadczy ona również usługi testowe określone w normie „ASTM E2207-15 Standardowa praktyka badania zmęczenia osiowo-skrętnego sterowanego naprężeniem z cienkościennymi próbkami rur” przy wykorzystaniu wykwalifikowanej i doświadczonej kadry oraz zaawansowanego technologicznie sprzętu.