2015.04.24.
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
1
A fáradt törés ismétlődő terhek hatására a statikus törőszilárdság feszültségszintje alatt feszültségcsúcsoknál lokális képlékeny alakváltozásból indul ki általában N > 104 Kisciklusú fáradt törés arányossági határnál nagyobb feszültségnél a maradó alakváltozások halmozódása miatt (Helyesen méretezett építőmérnöki szerkezetnél nem fordulhat elő.)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
2
1
2015.04.24.
Hidak Darupályatartók Tornyok, kémények (szélhatás) Tengeri építmények (hullámzás)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
3
varratszegély
repedés
varratszegély
varratgyök átlagfeszültség feszültségcsúcs
repedések
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
4
2
2015.04.24.
repedés mérete
törés
roncsolásmentes vizsgálattal érzékelhető
A törést megelőző fárasztási ciklusokban felgyorsul. Nehéz ellenőrizni, a törés idejét nem lehet megjósolni …
látható
N (ismétlési szám)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
5
Fárasztó terhek:: a szerkezet várható élettartama alatt alapértékük 40%-ánál nagyobb mértékben legalább 104 teherismétlést okoznak. (Hidak, darupályák hasznos terhe) f
a
il
f a 2
ik
a f 2
t (idő)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
6
3
2015.04.24.
August Wöhler (1819 –1914)
f
Rm
Rk
1
N = Ni
N azonos próbatestek
a const
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
7
f
Rm
Rk
4
7
Dr. Németh György
log N
Szerkezetépítés II.
8
4
2015.04.24.
a t (idő)
a - statikus húzás
b - lengő fárasztás
c - lüktető fárasztás
b t (idő)
c t (idő)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
9
Rk
f
R lü R le
a
R le
Rm
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
10
5
2015.04.24.
max
Ry R lü = 2R le R le min
Rm
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
11
a fáradási szilárdság nem anyagállandó; kísérleti eredmények erős szórása; kísérleteknél periodikus, valóságos terheknél szabálytalan feszültségingadozás; fáradási szilárdság a hőmérséklettől is függ; fáradás és rideg törés analógiája.
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
12
6
2015.04.24.
- a.) Méretezés fáradási tényezővel:
f max H
- b.) Méretezés fáradási határfeszültséggel: Ha f
max fH
Rk
H , „a” és „b” eljárás azonos. Rk
- c.) Goodman diagram közelítése 45o-os egyenesekkel: max
R k R lü min max min fH
Ry
R lü
R k = R lü +
Szerkezetépítés II.
min
Dr. Németh György
fáradási szilárdság (MPa; N = 10 6 )
min
R lü
Az „52”-es (355) anyagok fáradási határfeszültsége a „37”-es (235) anyagokéval azonos. lüktetőszilárdság nagyobb repedékenységi hajlam nagyobb kísérleti eredmények szórása nagyobb
Szerkezetépítés II.
13
szerkezeti acélok
800
600 sima próbatest
Szerkezeti acéloknál a nagyobb szakítószilárdság hatása a fáradási szilárdságra nem jelentős.
400 bemetszett próbatest
200
200
400
600 800 szakítószilárdság (MPa)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
14
7
2015.04.24.
max
fáradási feszültségtartomány
átlag
min
0
1
2
3
4
Fáradási szilárdság=Ds; A fáradási élettartam a teherismétlések számával (N) fejezhető ki.
N (ismétlési szám)
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
15
Szerkezetépítés II.
16
átlagérték kísérleti eredmények szórása
statikus törőszilárdság
repedés nem növekszik
tervezési ellenállás
7
log N
Dr. Németh György
8
2015.04.24.
log
fáradási határ (N=2000000)
C
1000 állandó amplitódójú fáradási határ
500
D
levágási határ
160 140 125 112 100 90 80 71 63 56 50 45 40 36
100 1
50
m=3
szerkezeti részlet kategóriák
160
36
m=5
5
6
5 000 000
4
2 000 000
10 7
log N
8
Dr. Németh György
log
fáradási határ (N=2000000)
Szerkezetépítés II.
17
C
1000
500
szerkezeti részlet kategóriák
levágási határ
100
100
1 80
m=5
50
4
5
6
2 000 000
10 7
8
Dr. Németh György
log N
Szerkezetépítés II.
18
9
2015.04.24.
max
fáradási feszültségtartomány
átlag
Állandó amplitúdójú feszültségspekrum
min N (ismétlési szám) 0
1
2
3
4
1 2 3
n1
n2
n3
Változó amplitúdójú feszültségspekrum Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
19
Palmgren - Miner -féle hipotézis (egyelőre nincs jobb…)
S - N görbe
1 2 3
n1
n2
N 1f
n3
N 2f N 3f
Törést okozó ismétlési szám
Egy adott tehernagyság által okozott károsodás:
=
Szerkezetépítés II.
Dr. Németh György
20
10
2015.04.24.
=
=
D≤1
A szerkezeti elem fáradásra megfelelő, ha:
Szerkezetépítés II.
Dr. Németh György
21
equ
T idõ
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
22
11
2015.04.24.
m 1
1 S - N görbe
2 3
n1
n2
∆
=
n3
∑
N 1f
N 2f N 3f
Δ ∑
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
23
„36” „36”
Sarokvarratos átlapolás
Részleges beolvadású tompavarrat
„50”
„45”
t és tc < 20mm
Lemezél illesztése
Övlemez homlokvarrata
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
24
12
2015.04.24.
„71” … „80” repedés
Rövid illesztés az élektől távol
„71”
Alátétlemezes keresztirányú tompavarrat
„80” … „112”
Két oldalról hegesztett keresztirányú tompavarrat
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
25
„100” … „125” Hullámos felület
Hosszirányú varratok
„80”
Repedés
Fejcsap varrata
Dr. Németh György
Szerkezetépítés II.
26
13
2015.04.24.
Dr. Németh György
Általános feltétel:
Δ ≤1,5 Δ ≤ 1,5 / 3 E,2: 2 millió ismétlési számra átszámított Egyenértékű; C: az S-N görbén a 2 millió ismétlési számhoz tartozó érték
Szerkezetépítés II.
27
Egyszerű feszültségi állapotokra:
Δ és
Δ ⁄
,
Δ Δ ⁄
,
≤1
≤1
Összetett feszültségi állapotra:
Δ
Δ ⁄
,
+
Δ Δ ⁄
Dr. Németh György
,
≤1
Hídépítés II.
28
14
2015.04.24.
Δσp = | σp,max – σp,min | A feszültségspektrum által okozott kár kifejezhető a 2 ×106 ismétlésszámhoz tartozó egyenértékű feszültségtartománnyal: ΔσE2 = λΦ2Δσp λ : káregyenértékűségi tényező Φ2: káregyenértékűségi „impact” tényező
Hídépítés II.
29
Hídépítés II.
30
húzás
Dr. Németh György
max
+ 0,6
nyomás
Δ =
min
Dr. Németh György
15
2015.04.24.
λ = λ1 × λ2 × λ3 × λ4 de λ ≤ λmax =1,4 λ1 a járműforgalom károsító hatását kifejező tényező, amelynek értéke a mértékadó hatásvonal hosszától függ; λ2 a forgalom nagyságától függő tényező; λ3 a híd tervezési élettartamától függő tényező; λ4 a szerkezeti elemtől függő tényező, ha több mint egy pályáról kap terhelést;
Dr. Németh György
Hídépítés II.
31
16
