עייפות של מתכות
מקור: רוברטו ליאון, המחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית, וירג'יניה טק, בלקסבורג, VA
החשיבות של לימוד עייפות מתכת בפרויקטים של תשתיות אזרחיות הובאה לאור הזרקורים על ידי קריסת גשר הכסף בפוינט פלזנט, מערב וירג'יניה בשנת 1967. הגשר התלוי של שרשרת המשקפיים מעל נהר אוהיו התמוטט בשעות העומס של הערב, והרג 46 אנשים כתוצאה מכישלון של מוט עיניים אחד עם פגם קטן 0.1 אינץ '. הפגם הגיע לאורך קריטי לאחר תנאי טעינה חוזרים ונשנים ונכשל בצורה שבירה שגרמה לקריסה. אירוע זה זכה לתשומת לב בקהילת הנדסת הגשרים והדגיש את החשיבות של בדיקה וניטור עייפות במתכות.
בתנאי שירות רגילים, חומר יכול להיות נתון ליישומים רבים של שירות (או יומיומי) עומסים. עומסים אלה הם בדרך כלל 30%-40% מהחוזק האולטימטיבי של המבנה. עם זאת, לאחר צבירה של טעינות חוזרות ונשנות, בסדרי גודל משמעותית מתחת לכוח האולטימטיבי, חומר יכול לחוות את מה שמכונה כישלון עייפות. כשל עייפות יכול להתרחש פתאום וללא עיוות מוקדם משמעותי והוא קשור עם צמיחת סדק והתפשטות מהירה. עייפות היא תהליך מורכב, עם גורמים רבים המשפיעים על עמידות עייפות (טבלה 1). מורכבות זו מדגישה את הצורך האינטגרלי בבדיקה שגרתית ויסודית של מבנים הכפופים להעמסות חוזרות ונשנות כגון גשרים, מנופים וכמעט כל סוגי כלי הרכב והמטוסים.
| תנאים מלחיצים | מאפייני חומר | תנאים סביבתיים |
|
|
|
טבלה 1. גורמים המשפיעים על עייפות
- השג חמש דגימות בדרגת A572 עם מידות ותצורת מכונה המתאימות לשימוש במכונת הקרן המסתובבת של מור. במקרה זה נשתמש התקנה cantilever מסתובב עם דגימות 2.40 באורך ו 0.15 אינץ '. קוטר עם סעיף צוואר קטן 0.50 אינץ 'ארוך ו 0.04 אינץ '. בקוטר מינימלי.
- עבור מידות הדגימה ותצורת המכונה, לחשב את המשקל הנדרש כדי לייצר טווחי מתח כיפוף שווה ±75%, ±60%, ±45%, ±30% ו -±15% של לחץ התשואה הנומינלית של החומר המשמש אם הלחץ התחתון נלקח כאפס מתח. לניסוי זה נשתמש בפלדה בדרגת A572 עם Fy = 50 ksi, עם דגימה אחת שנבדקה בכל אחד מטווחי הלחץ. זעם מתח של
התוצאות הסופיות, במונחים של טווח מתח לעומת מספר מחזורים, יש לחשב (טבלה 2) ולתוות, כפי שהוכח בתמונה 2. לחץ התשואה בפועל של הדגימה היה 65.3 ksi וכוח המתיחה שלה היה 87.4 ksi כך טווחי הלחץ המוצגים כאן תואמים בין 23% ל 92% של התשואה.
