ASTM E2368-10 Standardowa praktyka dotycząca termomechanicznego badania zmęczenia sterowanego napięciem

Norma „ASTM E2368-10 Standardowa praktyka dotycząca badania zmęczenia termomechanicznego przy kontrolowanym rozciąganiu” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) obejmuje określanie termomechanicznych właściwości zmęczeniowych materiałów w warunkach kontrolowanego rozciągania jednoosiowego. Termomechaniczny cykl zmęczeniowy definiuje się tutaj jako stan, w którym jednolite pola temperatury i naprężeń na odcinku pomiarowym próbki są jednocześnie zmieniane i niezależnie kontrolowane. Celem tej aplikacji jest omówienie testów zmęczenia termomechanicznego przeprowadzanych w celu wsparcia takich działań, jak badania i rozwój materiałów, projektowanie mechaniczne, kontrola procesu i jakości, wydajność produktu i analiza awarii. Chociaż ta aplikacja jest specyficzna dla testów pod kontrolą naprężenia, wiele rozdziałów dostarcza przydatnych informacji na temat testów zmęczenia termomechanicznego pod kontrolą siły lub pod kontrolą naprężenia.

Implementacja ta umożliwia maksymalne i minimalne wartości temperatury i naprężeń mechanicznych oraz fazowanie temperaturowych naprężeń mechanicznych, z zastrzeżeniem, że parametry te pozostają cyklicznie stałe przez cały okres badania. Nie nakłada się żadnych ograniczeń na czynniki środowiskowe, takie jak ciśnienie, wilgotność, środowisko otoczenia i inne, pod warunkiem, że są one kontrolowane w trakcie badania, nie powodują utraty lub zmiany wielkości próbek w czasie i są wyszczególnione w raporcie danych.

Korzystanie z tej aplikacji ogranicza się do próbek i nie obejmuje testowania pełnowymiarowych komponentów, konstrukcji lub produktów konsumenckich.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Naprężenie definiuje się tutaj jako naprężenie inżynieryjne, które jest stosunkiem siły do ​​pierwotnego pola przekroju poprzecznego próbki. Powierzchnię mierzy się w stanie nieobciążonym, w temperaturze pokojowej.
• Współczynnik rozszerzalności cieplnej wyraża ułamkową zmianę odkształcenia swobodnego rozszerzania dla jednostkowej zmiany temperatury mierzonej w badanej próbce.
• Odkształcenie całkowite to składnik odkształcenia zmierzony na próbce testowej oraz suma odkształcenia termicznego i odkształcenia mechanicznego.
• Odkształcenie termiczne jest składnikiem odkształcenia powstałego w wyniku zmiany temperatury (mierzonej na próbce) w warunkach swobodnego rozszerzania. W przypadku niektórych materiałów może to być nieliniowe w żądanym zakresie temperatur.
• Odkształcenie mechaniczne to składnik odkształcenia powstający po odjęciu odkształcenia termicznego przy swobodnej rozszerzalności (mierzonego na próbce testowej) od całkowitego odkształcenia.
• Odkształcenie sprężyste to składowa odkształcenia powstająca, gdy naprężenie jest podzielone przez zależny od temperatury moduł Younga (zgodnie ze standardową metodą badania modułu Younga, modułu stycznego i modułu cięciwy ASTM E111-17).
• Odkształcenie niesprężyste odnosi się do składnika odkształcenia powstającego, gdy odkształcenie sprężyste zostanie odjęte od odkształcenia mechanicznego.
• Współczynnik odkształcenia to stosunek minimalnego odkształcenia mechanicznego do maksymalnego odkształcenia mechanicznego w cyklu odkształcenia.
• Naprężenie mechaniczne/temperatura rzeczywisty kąt fazowy, na potrzeby oceny dokładności fazowania, definiuje się go jako przesunięcie kształtu fali pomiędzy maksymalną odpowiedzią na temperaturę zmierzoną w próbce a maksymalną odpowiedzią na naprężenie mechaniczne. Dla celów odniesienia kąt uważa się za dodatni, jeśli maksymalna reakcja na temperaturę wynosi 180 stopni lub mniej przed maksymalną odpowiedzią na naprężenie mechaniczne, w przeciwnym razie kąt fazowy uważa się za ujemny.
• Synchroniczne zmęczenie termomechaniczne oznacza cykl, w którym jednocześnie występuje maksymalna wartość temperatury i maksymalna wartość odkształcenia mechanicznego.
• Zmęczenie termomechaniczne pozafazowe (przeciwfazowe) odnosi się do cyklu, w którym maksymalna wartość temperatury wyprzedza maksymalną wartość odkształcenia mechanicznego o wartość czasu równą 1/2 okresu cyklu.

Podczas stosowania materiałów konstrukcyjnych w środowiskach o wysokiej temperaturze elementy podatne na uszkodzenia zmęczeniowe mogą podlegać działaniu jednocześnie zmieniających się sił termicznych i mechanicznych w danym cyklu. Warunki te często budzą poważne obawy, ponieważ łączą w sobie mechanizmy uszkodzeń zależne od temperatury i cykli (zmęczenia) o różnym nasileniu, związanym z zależnością fazową pomiędzy temperaturą cykliczną i cyklicznym odkształceniem mechanicznym.

Można zauważyć, że takie efekty wpływają na ewolucję mikrostruktury, mikromechanizmy degradacji i różne inne procesy fenomenologiczne, które ostatecznie wpływają na życie cykliczne. Do badania skutków jednocześnie zmieniających się obciążeń termicznych i mechanicznych w idealnych warunkach często stosuje się kontrolowane naprężenia badania zmęczenia termomechanicznego. Tutaj cykliczne, teoretycznie jednolite pola temperatury i napięcia są przykładane zewnętrznie i kontrolowane w całej części pomiarowej próbki.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które świadczy dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja świadczy również usługi testowania określone w normie „ASTM E2368-10 Standardowa praktyka w zakresie testów zmęczenia termomechanicznego kontrolowanego napięciem”, z przeszkolonym i ekspertem personel i zaawansowany sprzęt technologiczny.