Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Zmęczenie materiałów pod kontrolą Laboratorium Wyznaczanie krzywej S-N (Wöhlera)	Rok studiów ………… Grupa ……… Data ćwiczeń ………….… Ocena: …….………… …………………………………………………………. (NAZWISKO IMIĘ) …………………………………………………………. (NAZWISKO IMIĘ)

Plik stanowi instrukcję do opracowania sprawozdania.

Wyróżnione kursywą i kolorem niebieskim komentarze stanowią tylko informacje pomocnicze, które należy usunąć z finalnej wersji sprawozdania.

1. Ogólna charakterystyka eksperymentu

   1. Opis badania

Przedstawić w sposób ogólny krótką charakterystykę badania:

- na czym polega badanie,

- pod kontrolą jakiej wielkości realizowany jest eksperyment

- co jest bezpośrednim wynikiem badania

1. Cel ćwiczenia:

• Poznanie metodyki badań zmęczeniowych prowadzonych pod kontrolą obciążenia.

• Wyznaczenie krzywej S-N dla badanego materiału przy określonym cyklu obciążenia.

  1. Skojarzone normy

ASTM E 466 podać tytuł

ASTM E 468 podać tytuł

PN-74/H-04327 podać tytuł

PN-76/H-04325 podać tytuł

1. Badane próbki i charakterystyka obciążenia:

Geometria próbek:

Narysować geometrię próbki na podstawie poniższego szkicu. Średnicę części roboczej opisać jako d₀.

Rys. 1. Geometria badanej próbki.

Materiał próbki: stal 18G2A (w stanie dostawy)

Początkowa długość bazowa: L₀=25 mm

Parametry obciążenia:

Współczynnik asymetrii cyklu: R=-1

Częstotliwość obciążenia: f=15 Hz

1. Stanowisko badawcze i przebieg pomiaru

Badania prowadzone było na serwohydraulicznej maszynie wytrzymałościowej MTS 810 (rys. 2) o maksymalnej nośności 100 kN. Sterowanie maszyny odbywało się za pośrednictwem kontrolera MTS FlexTest SE, z wykorzystaniem oprogramowania TestWorks 4.

Rys. 2. Stanowisko badawcze; a) widok ogólny, b) schemat układu pomiarowego: 1 – czujnik przemieszczenie LVDT, 2 – serwozawór, 3 – badana próbka, 4 – czujnik siły, 5 – kondycjoner, 6 – układ próbkująco–pamiętający, 7 – przetwornik analogowo cyfrowy, 8 – układ sterowania, 9 – komputer, P(t), ε(t), S(t), – odpowiednio sygnały siły, odkształcenia mierzonego na próbce i przemieszczenia siłownika maszyny zmęczeniowej.

Badania przeprowadzono na próbach ze stali {symbol stali} o geometrii przedstawionej na rys. 2. Próbki mocowana były w hydraulicznie zaciskanych uchwytach. Badania prowadzono pod kontrolą obciążenia, aż do osiągnięcia zniszczenia próbki zachowując stałą wartość amplitudy naprężenia (σ_a),. Jako kryterium trwałości nieograniczonej przyjęto liczbę cykli 2⋅10⁷.

1. Wyniki badań i obliczeń:

   1. Protokół badań:

Należy zamieścić uzupełniony protokół badań zgodny ze wzorem przedstawionym w załączniku normy PN-74/H-04327. Dane dotyczące charakterystyki badań uzupełnić na podstawie przedstawionego wyżej opisu. Punkt „szkic próbki” pominąć. W tabeli (zgodnej ze wzorem podanym w normie PN-74/H-04327) uwzględnić podane niżej wyniki. Kolumnę „Stan próbki do badań” – pominąć.

Tabela 1. Zestawienie wyników badań zmęczeniowych¹.

1. Krzywa S-N (Wöhlera)

Rys. 3. Krzywa S-N wyznaczona dla badanej stali.

1. Analityczny opis uzyskanych wyników:

Wyznaczona zależność pomiędzy między amplitudą naprężenia a liczbą cykli do zniszczenia:

$$\left\{ \begin{matrix} \mathbf{S}_{\mathbf{a}}\mathbf{=}\mathbf{A}\left( \mathbf{N}_{\mathbf{f}} \right)^{\mathbf{b}}\mathbf{\ \ \ dla\ \ \ 1 \leq N \leq}\mathbf{N}_{\mathbf{O}} \\ \\ \mathbf{N}_{\mathbf{f}}\mathbf{= \infty\ \ dla\ }\mathbf{S}\mathbf{\leq}\mathbf{S}_{\mathbf{f}}\mathbf{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }} \\ \end{matrix} \right.\ $$

Uzupełnić powyższe równania o odpowiednie (wyróżnione na niebiesko) parametry.

Parametry A i b równania S_a=f(N_f) wyznaczyć dopasowując równanie regresji do danych (S_a vs. N_f) dotyczących próbek które uległy zniszczeniu.

Wartość N_O przyjąć (po zaokrągleniu jej do pełnych dziesiątek tysięcy cykli) jako odciętą określającą punktu przecięcia krzywej S_a=f(N_f) z poziomą linią określającą wartość wytrzymałości nieograniczonej.

---

1. Przedstawione dane mają charakter demonstracyjny i nie mogą być podstawą analiz prowadzonych w celach innych niż dydaktyczne, w szczególności w celach naukowych bądź komercyjnych.↩