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动强度


Wöhler-Kurve mit den drei Festigkeitsabschnitten
Wöhler-Kurve mit den drei Festigkeitsabschnitten

构件的动强度是指可变载荷下构件产生的变形抗力。疲劳试验可用来确定最大应力循环数 N,其试验数据可以通过沃勒曲线直观的显示。

应力循环数表明了材料在名义应力幅值 ${{S}_{a}}$ 下承受的载荷交变次数。如果材料破裂失效,则表明已经达到了最大的应力循环数。

沃勒曲线( s—N 曲线)可分为三部分。

第一部分是指接近 ${{10}^{4}}$ 次内的应力循环,被称为低周疲劳LCF。此时构件的动强度几乎等于静拉伸强度。

第二部分是高周疲劳 HCF ,指接近 ${{10}^{4}}$ 到 $2\cdot {{10}^{6}}$ 次之间的应力循环,这一段的曲线路径相当于沃勒直线,是沃勒曲线中的一段线性变化过程。

最后一部分是指疲劳强度(例如铝的应力循环数极限为 $>{{10}^{6}}$ 或 $>{{10}^{7}}$ ),构件因为过载而失效。

沃勒曲线分为三部分

Schwingfestigkeit


Wöhler-Kurve mit den drei Festigkeitsabschnitten
Wöhler-Kurve mit den drei Festigkeitsabschnitten

Die Schwingfestigkeit beschreibt den Widerstand eines Bauteils gegenüber der Verformung bei veränderlicher Belastung. Aus Dauerschwingversuchen werden die maximalen Schwingspielzahlen N ermittelt und in Form einer Wöhlerkurve grafisch dargestellt.

Die Schwingspielzahlen beschreiben die Anzahl an Lastwechseln, die ein Werkstoff unter den Nennspannungsamplituden ${{S}_{a}}$ erfährt. Kommt es zum Versagen des Bauteils, also zum Bruch, ist die maximale Schwingspielzahl erreicht.

Es werden drei Bereiche in der Wöhlerkurve unterschieden.

  • Der erste Bereich befindet sich unterhalb von ca. \[{{10}^{4}}\] Schwingspielen und wird als Kurzzeitschwingfestigkeit K bezeichnet. Diese Schwingfestigkeit ist etwa mit der statischen Festigkeit eines Bauteils vergleichbar.
  • Im folgenden Abschnitt, dem Bereich der Zeitschwingfestigkeit Z oder auch Zeitfestigkeit (ca. \[{{10}^{4}}\] bis \[2\cdot {{10}^{6}}\]), entspricht der Kurvenverlauf der sogenannten Wöhlerlinie. Die Wöhlerlinie beschreibt den linear verlaufenden Teil der Wöhlerkurve.
  • Im Bereich der Dauerfestigkeit D (Schwingspiele $>{{10}^{6}}$ bzw. $>{{10}^{7}}$, u. a. bei Aluminium) tritt das Versagen des Bauteils aufgrund hoher Belastungen ein.

Dynamic strength


Wöhler curve showing the three sections
Wöhler curve showing the three sections

A component's dynamic Strength is its Resistance to deformation when subjected to a variable load. Fatigue tests are used to determine the maximum numbers of stress cycles N and this data is displayed graphically in the form of a Wöhler curve.

The numbers of stress cycles indicate how many alternations of load a Material is subjected to under the nominal stress amplitudes ${{S}_{a}}$. If the component fails, i.e. ruptures, the maximum number of stress cycles has been reached.

The Wöhler (stress-number) curve is split into three sections.

  • The first is the range below approx. \[{{10}^{4}}\] stress cycles and is referred to as low-cycle fatigue LCF. This dynamic strength is roughly equivalent to a component's static tensile strength.
  • In the following section, high cycle fatigue HCF (approx. \[{{10}^{4}}\] to \[2\cdot {{10}^{6}}\]), the path of the curve corresponds to the Wöhler line. This is the linear part of the Wöhler curve.
  • In the final section, fatigue strength ($>{{10}^{6}}$ or $>{{10}^{7}}$ stress cycles, for e.g. aluminium), the component fails due to high loads.

Resistencia dinámica


Curva de Wöhler mostrando las tres secciones
Curva de Wöhler mostrando las tres secciones

La resistencia dinámica de un componente es su resistencia a la deformación cuando está sujeto a una carga variable. Las pruebas de fatiga se usan para determinar el número de ciclos de esfuerzo N máximo y estos datos se muestran gráficamente en forma de una curva de Wöhler.

El número de ciclos de esfuerzo indica a cuántas alternaciones de carga está sujeto un material bajo las amplitudes de esfuerzo nominal ${{S}_{a}}$ . Si el componente falla, es decir, se rompe, se habrá alcanzado el número máximo de ciclos de esfuerzo.

La curva de Wöhler (número-esfuerzo) se divide en tres secciones.

La primera es el rango debajo de aproximadamente ${{10}^{4}}$ ciclos de esfuerzo y es referida como fatiga de ciclos bajos FCB. Esta resistencia dinámica es apenas equivalente a una resistencia a la tensión estática del componente.

En la siguiente sección, la fatiga de ciclos altos FCA (aprox. ${{10}^{4}}$ a $2\cdot {{10}^{6}}$ ), la ruta de la curva corresponde a la línea de Wöhler. Esta es la parte lineal de la curva de Wöhler.

En la sección final, la resistencia a la fatiga ( $>{{10}^{6}}$ o $>{{10}^{7}}$ ciclos de esfuerzo, para, por ejemplo, el aluminio), el componente falla debido a las altas cargas.

Curva de Wöhler mostrando las tres secciones

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