Prática padrão ASTM E2368-10 para testes de fadiga termomecânica controlada por tensão

O padrão “prática padrão ASTM E2368-10 para testes de fadiga termomecânica controlada por tensão” desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) cobre a determinação das propriedades de fadiga termomecânica de materiais sob condições controladas por tensão de carga uniaxial. O ciclo de fadiga termomecânica é definido aqui como uma condição na qual os campos uniformes de temperatura e tensão na seção de medição da amostra são simultaneamente variados e controlados de forma independente. Esta aplicação tem como objetivo abordar testes de fadiga termomecânica realizados para apoiar atividades como pesquisa e desenvolvimento de materiais, projeto mecânico, controle de processos e qualidade, desempenho de produtos e análise de falhas. Embora esta aplicação seja específica para testes de tensão controlada, muitos capítulos fornecem informações úteis para testes de fadiga termomecânica controlados por força ou por tensão.

Esta implementação permite valores máximos e mínimos de temperatura e tensão mecânica e faseamento da tensão mecânica de temperatura, com a restrição de que estes parâmetros permaneçam ciclicamente constantes durante todo o período de teste. Não são impostas restrições a fatores ambientais como pressão, umidade, ambiente e outros, desde que sejam controlados durante todo o teste, não causem perda ou alteração no tamanho das amostras ao longo do tempo e sejam detalhados no relatório de dados.

O uso deste aplicativo é limitado a amostras e não inclui testes de componentes, estruturas ou produtos de consumo em escala real.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• A tensão é definida aqui como a tensão de engenharia, que é a razão entre a força e a área da seção transversal original da amostra. A área é medida sem carga à temperatura ambiente.
• O coeficiente de expansão térmica expressa a mudança fracionária na deformação de expansão livre para uma mudança unitária de temperatura medida na amostra de teste.
• A deformação total é o componente de deformação medido no corpo de prova e a soma da deformação térmica e da deformação mecânica.
• A deformação térmica é o componente da deformação resultante de uma mudança na temperatura (conforme medida na amostra de teste) sob condições de expansão livre. Para alguns materiais, pode ser não linear na faixa de temperatura de interesse.
• A deformação mecânica é o componente de deformação que resulta quando a deformação térmica de expansão livre (conforme medida na amostra de teste) é subtraída da deformação total.
• A deformação elástica é o componente de deformação que resulta quando a tensão é dividida pelo módulo de Young dependente da temperatura (de acordo com o método de teste padrão ASTM E111-17 para módulo de Young, módulo tangente e módulo de corda).
• A deformação inelástica refere-se ao componente de deformação que resulta quando a deformação elástica é subtraída da deformação mecânica.
• A taxa de deformação é a razão entre a deformação mecânica mínima e a deformação mecânica máxima em um ciclo de deformação.
• Ângulo de fase real de tensão mecânica/temperatura, para fins de avaliação da precisão do faseamento, é definido como a mudança da forma de onda entre a resposta máxima de temperatura medida na amostra e a resposta máxima de tensão mecânica. Para referência, o ângulo é considerado positivo se o máximo de resposta de temperatura estiver 180 graus ou menos à frente do máximo de resposta de tensão mecânica, caso contrário, o ângulo de fase é considerado negativo.
• A fadiga termomecânica síncrona refere-se a um ciclo em que o valor máximo da temperatura e o valor máximo da deformação mecânica ocorrem simultaneamente.
• Fadiga termomecânica fora de fase (antifase) refere-se a um ciclo em que o valor máximo da temperatura está à frente do valor máximo da deformação mecânica por um valor de tempo igual a 1/2 do período do ciclo.

Na utilização de materiais estruturais em ambientes de alta temperatura, os componentes suscetíveis a danos por fadiga podem sofrer uma forma de variação simultânea de forças térmicas e mecânicas ao longo de um determinado ciclo. Estas condições são frequentemente de preocupação crítica porque combinam mecanismos de dano dependentes da temperatura e dependentes do ciclo (fadiga) com gravidade variável relacionada à relação de fase entre a temperatura cíclica e a deformação mecânica cíclica.

Pode-se observar que tais efeitos influenciam a evolução da microestrutura, os micromecanismos de degradação e vários outros processos fenomenológicos que, em última análise, influenciam a vida cíclica. O teste de fadiga termomecânica controlada por tensão é frequentemente usado para investigar os efeitos da variação simultânea de cargas térmicas e mecânicas sob condições idealizadas. Aqui, campos cíclicos de temperatura e tensão teoricamente uniformes são aplicados externamente e controlados em toda a seção de medição da amostra.

Entre os numerosos estudos de testes, medições, análises e avaliações que oferece para empresas de diversos setores, nossa organização também fornece serviços de testes definidos na norma "ASTM E2368-10 Standard Practice for Tensão Controlada Termomecânica Fadiga", com uma equipe treinada e especializada. pessoal e equipamentos tecnológicos avançados.