金属疲劳
Overview
资料来源: 布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学土木与环境工程系罗伯特. 里昂
1967年, 西弗吉尼亚州的银桥倒塌, 使研究民用基础设施项目中金属疲劳的重要性受到了关注。俄亥俄河上的 eyebar 链吊桥在傍晚的高峰时段倒塌, 造成46人死亡, 原因是单 eyebar 的故障有0.1 英寸小的缺陷。在反复加载条件下, 缺陷达到了临界长度, 并以脆性的方式导致了坍塌。这一事件引起了桥梁工程界的关注, 并强调了测试和监测金属疲劳的重要性。
在正常的服务条件下, 材料可以受到许多服务 (或日常) 负载的应用。这些载荷通常是结构极限强度的 30%-40%。然而, 经过反复荷载的累积, 在极大地低于极限强度的情况下, 材料可以经历所谓的疲劳失效。疲劳破坏可以突然发生, 没有明显的前期变形, 与裂纹扩展和快速繁殖有关。疲劳是一个复杂的过程, 有许多影响疲劳阻力的因素 (表 1)。这种复杂性凸显了对结构进行例行和彻底检查的整体需要, 如桥梁、起重机和几乎所有类型的车辆和飞机。
| 强调条件 | 材料性能 | 环境条件 |
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表1。影响疲劳的因素
Procedure
- 获得五 A572 级试样的尺寸和机器配置适合摩尔旋转梁机正在使用。在这种情况下, 我们将使用一个旋转悬臂安装与标本2.40 在长和0.15 英寸直径与一个小的脖子部分 0.50 in. 长和0.04 英寸在最小直径。
- 对于试样尺寸和机器配置, 计算产生弯曲应力范围所需的重量, 相当于±75%、±60%、±45%、±30% 和±15%, 如果将较低的应力作为零应力, 则所用材料的公称屈服应力。对于这个实验, 我们将使用一个 A572 级钢与 Fy = 50 ksi, 一个试样测试在每个应力范围。±15% 的重音愤怒对应于 @ (0.15 * 50 ksi) = ±7.5 ksi。更多的标本将需要在每个应力范围内进行测试, 以获得统计上有效的数据。
- 在机器上安装第一个试样;在这种情况下, 我们需要插入靠近光束中间的颈段, 并小心地对准它, 使光束围绕其质心旋转。悬臂试样通过使用一组弹簧产生的点载荷, 并通过负载单元监测其值, 在尖端加载。负载通过轴承施加, 以便在光束旋转时, 力始终向下。机器速度设置为 1400 rpms, 循环计数器设置为零, 测试开始。试验机的速度、试样尺寸和应用应力各不相同。
Results
最后的结果, 在重音范围与周期的数量, 应该被列出 (表 2) 和绘制, 如图2所示。试样的实际屈服应力为 65.3 ksi, 其抗拉强度为 87.4 ksi, 因此所示应力范围对应于产量的23% 和92%。
