Sollecitazione e deformazione ciclica
Un materiale soggetto a una sollecitazione ad ampiezza costante ripetuta alla fine crea un ciclo di isteresi di sollecitazione/deformazione stabile ripetuto. È possibile visualizzare molti di questi cicli di isteresi, creati con varie ampiezze della deformazione, sugli stessi assi. Quindi, se una curva viene visualizzata attraverso le estremità di tutti i cicli, viene generato una curva di "sollecitazione-deformazione ciclica". Lo scopo di questa curva artificiale è rappresentare il comportamento stabile del materiale (dopo il rammollimento o l'incrudimento ciclico iniziale).
La curva di sollecitazione-deformazione ciclica viene definita come:
dove
K' = coefficiente di incrudimento di deformazione ciclica
n' = esponente di incrudimento di deformazione ciclica
Relazione fatica-durata basata sulla deformazione locale
È possibile utilizzare un esemplare di test arrotondato in un ciclo tra i limiti di deformazione fissi fino a quando non sviluppa una fenditura. Se si utilizzano in un ciclo molti di questi esemplari tra diversi limiti di deformazione elastica, sarà possibile visualizzare il numero di cicli prima della fenditura risultante rispetto all'ampiezza della deformazione elastica. Se essi vengono visualizzati su un asse log-log, i punti sono approssimati a una linea retta. Basquin propose per primo questa relazione.
Manson e Coffin successivamente suggerirono che una relazione simile esiste tra l'ampiezza della deformazione plastica e il numero di cicli prima del guasto.
La relazione deformazione-durata pertanto può essere definita come segue:
dove:
Due metodi per definire tali costanti del materiale basate sulla deformazione sono forniti all'interno della Procedura guidata Fatica.
Avanzate
I parametri vengono immessi direttamente nella Procedura guidata Fatica per definire la relazione della durata della fatica basata sulla deformazione.
Approssimato
La Procedura guidata Fatica approssima i parametri in base all'input per la resistenza alla trazione del materiale e al tipo di materiale (acciaio o altro). Il metodo di Seeger viene utilizzato per calcolare le costanti appropriate del materiale e i dettagli sono disponibili nei testi standard. Questa tecnica è un'approssimazione. Utilizzarla unicamente in assenza di dati di test reali.
La tecnica di Seeger approssima la curva della durata della (coefficienti basati sulla deformazione) utilizzando le seguenti formule:
Acciaio:
- K' = 1,65 * UTS
- n' = 0,15
- Sf = 1,5 * UTS
- b= -0,087
- c= -0,58
- Ef = 0,59 (se UTS/E<0,003)
- Ef = 0,59*(1,375-125*UTS/E)
Altri:
- K' = 1,61 * UTS
- n' = 0,11
- Sf = 1,67 * UTS
- b= -0,095
- c= -0,69
- Ef = 0,535
Correzione della sollecitazione media
Diversi metodi di calcolo dell'effetto della sollecitazione media nel ciclo sono proposti per la relazione durata-fatica locale basata sulla deformazione. La Procedura guidata Fatica utilizza due metodi; la correzione di Morrow e la correzione di Smith-Watson-Topper.
Correzione di Morrow
La parte elastica della relazione deformazione-durata viene corretta sottraendo la sollecitazione media del ciclo. Questa correzione è basata sull'osservazione che l'effetto della sollecitazione media è superiore a durate maggiori.
Correzione di Smith-Watson-Topper
Smith, Watson e Topper suggeriscono che la durata della fatica è una funzione del prodotto dell'ampiezza della deformazione e della sollecitazione massima nel ciclo. Questo fattore produce una relazione deformazione-durata con la forma seguente:
