ارائه يك رابطه جديد جهت معادلسازي بارگذاري طيفي به يك بارگذاري با دامنه ثابت مناسب جهت انجام تست خستگي

A new relation for equalization of load spectrum to a constant amplitude load suitable for fatigue laboratory testing

خستگي يكي از مسائل مهم و تعيين كننده در عمر مفيد قطعات و مكانيزم ها در صنايع مختلف مي باشد. از آنجا كه بارگذاري واقعي در طي ماموريت يك قطعه يا مكانيزم، به صورت نوساني بوده و مقدار متوسط و دامنه آن مرتبا تغيير مي كند، تعيين عمر مفيد آن قطعه يا مكانيزم طي فرآيند تست بسيار پيچيده و دشوار خواهد بود. بنابراين نياز است تا سيكل واقعي به سيكل قابل تست در آزمايشگاه معادل سازي شود. در تحقيق حاضر، ابتدا با استفاده از روش هاي موجود در معادل سازي سيكل خستگي، روابط معادل سازي بارگذاري خستگي بررسي شد. سپس درصد خطاي اين روابط براي دو ماده پر كاربرد در صنعت هوايي (آلومينيم 7075-T6 و فولاد 4130) با بارگذاري بلوكي محاسبه گرديد. مشخص شد كه اگرچه در برخي موارد خطا ناچيز و قابل اغماض مي باشد، اما در برخي ديگر درصد خطا زياد و غير قابل اغماض مي باشد. پس از آن براي كاهش خطا، يك روش جديد براي تعيين تعداد سيكل هاي معادل در تست خستگي با معادل سازي بار واقعي و تبديل آن به بار قابل اعمال در آزمايشگاه پيشنهاد گرديد. در اين معادل سازي، بارگذاري دامنه ثابت به گونه اي به دست آمد كه ميزان آسيب خستگي آن، برابر آسيب بارگذاري اصلي باشد. مشخص شد كه رابطه جديد در مقايسه با روابط قبلي داراي دقت بسيار بالاتري مي باشد. در نهايت با انجام تست هاي خستگي بر روي يك نمونه استاندارد مشخص گرديد كه روش جديد ارائه شده توانايي پيش بيني عمر خستگي را دارا مي باشد و ماكزيمم خطا حدود 5.5 درصد مي باشد.

Fatigue is one of the most important phenomena in the life determination of parts in various industries. The life determination of the part through the test procedures, due to the real loading (spectral loading) is very complicated. Thus, it is necessary to equalize the fatigue real cycle to test cycles applicable in the laboratory. In this paper, by using the available equations in equalization of fatigue cycles, some equations have been studied for the load spectrum. Then the deviation percentage of these equations has been investigated for two very applicable materials in aviation industries (Aluminum 7075-T6 and Steel 4130) by means of block loading spectrum. It has been observed that the errors are very large and not acceptable in some situations. After that, in order to decrease the errors, a new method has been proposed to determine the number of equivalent cycles in fatigue test, considering equalization of the real load and converting it to an applicable load in the laboratory. In this equalization process, constant amplitude loading was obtained for a sample loading block for each of the mentioned materials in such a way that the rate of fatigue damage is equal to the real loading. Finally, some standard specimens have been tested by fatigue loading and it has been observed that the new proposed procedure is able to predict the fatigue life. The maximum error is equal to 5.5 per cent.