SteelConnection designKnowledge baseConnectionEN (Eurocode)

Fáradásvizsgálat az EN 1993-1-9 szerint

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető

AI által angolból fordítva

Az IDEA Connection névleges feszültségeket biztosít a lemezek keresztmetszeteihez, a hegesztések és csavarok közelében lévő keresztmetszetekhez. A névleges feszültségek felhasználhatók a további elemzésekben a felhalmozott károsodás meghatározásához.

Ez a cikk bemutatja, hogyan lehet az IDEA Connection által biztosított névleges feszültségeket felhasználni a teljes fáradásvizsgálat elvégzéséhez az EN 1993-1-9 szerint.

Az IDEA Connection névleges feszültségeket biztosít a következőkben:

$felhasználó által meghatározott keresztmetszetek$
$hegesztések közelében lévő keresztmetszetek$
$csavarok és horgonyok$

A megadott feszültségek a teherhatás és a referencia teherhatás közötti feszültségtartomány. A feszültségtartomány semmilyen módon nem módosul, pl. az alább látható ábra értelmében, amely lehetővé teszi a feszültségtartomány csökkentését, ha a feszültség húzásból nyomásba vált át.

Ezek a feszültségek tartalmaznak bizonyos feszültségkoncentrációs tényezőket, pl. a feszültségek koncentrációját a csavarlyukak közelében.

\gamma_{Ff}

\sigma_{max}

\Delta \sigma = \gamma_{Ff} \cdot k_x \cdot \sigma_{max}

\Delta \tau = \gamma_{Ff} \cdot k_x \cdot \sigma_{max}

ahol:

$\gamma_{Ff}$
$k_x$
$\sigma_{max}$
$\tau_{max}$

A 8. fejezet, (8.1) egyenlet szerint a következő feszültségkorlátozásoknak kell teljesülniük:

\Delta \sigma \le 1.5 f_y

\Delta \tau \le 1.5 f_y / \sqrt{3}

f_y

\Delta \sigma_c

\gamma_{Mf}

Értékelési módszer	A tönkremenetel következménye
	Alacsony következmény	Magas következmény
Károsodástűrő	1	1.15
Biztonságos élettartam	1.15	1.35

Az S-N (feszültség-élettartam) görbe határait a 7.1 fejezet szerint kell meghatározni:

\Delta \sigma_D = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} \Delta \sigma_c

\Delta \sigma_L = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} \Delta \sigma_D

\Delta \tau_L = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} \Delta \tau_c

\gamma_{Ff} \Delta \sigma_i

\Delta \sigma \ge \Delta \sigma_D

N_R = \frac{\Delta \sigma_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m}

ahol:

$m = 3 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \sigma \ge \Delta \sigma_L

N_R = \frac{\Delta \sigma_D^m \cdot 5\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m}

ahol:

$m = 5 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \sigma_L

\Delta \tau_E \le \Delta \tau_L

N_R = \frac{\Delta \tau_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \tau^m}

ahol:

$m = 5 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \tau_L

A károsodás kiszámítása a Palmgren-Miner szabály szerint (A.1 ábra) az (A.1) és (A.2) egyenletekkel, külön a normálfeszültségre és a nyírófeszültségre:

D_d = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} \le 1.0

A normálfeszültséget és a nyírófeszültséget a (8.3) egyenlettel kell kombinálni, kivéve, ha a 8.8 és 8.9 táblázatok másképp rendelkeznek.

D_{d \sigma}^3 + D_{d \tau}^5 \le 1.0

Példa

A számítás bemeneti adatai: A felhasználó megad egy referencia teherhatást és három fáradási teherhatást. Az IDEA Connection kimenetei a maximális normálfeszültség és a megfelelő nyírófeszültség. Az acél minősége S355.

Teherhatás	Ciklusszám	Maximális normálfeszültség	Megfelelő nyírófeszültség
	n_E	Δσ_max[MPa]	Δτ [MPa]
LE2	1 500 000	60	60
LE3	3 000 000	50	40
LE4	10 000 000	20	10

A részleges biztonsági tényezőket az EN 1991 és az EN 1993-1-9 alapján kell meghatározni:

\gamma_{Ff} = 1.0

\gamma_{Mf} = 1.15

A feszültségkorlátozások ellenőrzése:

\Delta \sigma \le 1.5 f_y

60 \, \textrm{MPa} \le 1.5 \cdot 355 = 532 \, \textrm{MPa}

\Delta \tau \le 1.5 f_y / \sqrt{3}

60  \, \textrm{MPa} \le 1.5 \cdot 355 / \sqrt{3} = 307 \, \textrm{MPa}

\Delta \sigma_c = 90\,\textrm{MPa}

Az S-N görbe határai meghatározásra kerülnek:

\Delta \sigma_D = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} \Delta \sigma_c = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} 78.3 = 57.7\,\textrm{MPa}

\Delta \sigma_L = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} \Delta \sigma_D = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} 57.7 = 31.7 \,\textrm{MPa}

\Delta \tau_L = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} \Delta \tau_c = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} 60.9 = 27.8\,\textrm{MPa}

\Delta \sigma

N_R

N_R = \frac{\Delta \sigma_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m} = \frac{78.3^3 \cdot 2\cdot 10^6}{60^3} = 4 \,438\, 234 \, \textrm{cycles}

Teherhatás	Ciklusszám	Maximális normálfeszültség	Megfelelő nyírófeszültség		Tönkremenetelig szükséges ciklusszám		Tönkremenetelig szükséges ciklusszám
	n_E	Δσ_max[MPa]	Δτ [MPa]	Δσ[MPa]	N_R	Δτ[MPa]	N_R
LE2	1 500 000	60	60	60	4 438 235	60	2 149 190
LE3	3 000 000	50	40	50	10 200 230	40	16 320 409
LE4	10 000 000	20	10	20	végtelen	10	végtelen

A Palmgren-Miner szabály alkalmazásával a felhalmozott károsodás kiszámítható az összes teherhatásra.

Normálfeszültségekre:

D_{d \sigma} = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} = \frac{1\, 500\, 000}{4\, 438\, 235} + \frac{3\,000\,000}{10\,200\,230} = 0.632 \le 1.0

Nyírófeszültségekre:

D_{d \tau} = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} = \frac{1\, 500\, 000}{2\, 149\, 190} + \frac{3\,000\,000}{16\,320\,409} = 0.882 \le 1.0

Végül a normálfeszültség és a nyírófeszültség közötti kölcsönhatás ellenőrzése:

D_{d \sigma} ^3 + D_{d \tau} ^5 \le 1.0

0.632 ^3 + 0.882 ^5  = 0.786 \le 1.0

A vizsgált részlet fáradási ellenállása elegendő.

Ellenőrzések

A fáradásvizsgálati eszköz kiadása előtt több kísérleti ellenőrzést végeztek:

Fáradási élettartam névleges feszültség módszerrel

Fáradásvizsgálat - I szelvény tompahegesztései

SteelConnection designKnowledge baseConnectionEN (Eurocode)

Fáradásvizsgálat az EN 1993-1-9 szerint

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető

AI által angolból fordítva

Ez a cikk bemutatja, hogyan lehet az IDEA Connection által biztosított névleges feszültségeket felhasználni a teljes fáradásvizsgálat elvégzéséhez az EN 1993-1-9 szerint.

Az IDEA Connection névleges feszültségeket biztosít a következőkben:

$felhasználó által meghatározott keresztmetszetek$
$hegesztések közelében lévő keresztmetszetek$
$csavarok és horgonyok$

A megadott feszültségek a teherhatás és a referencia teherhatás közötti feszültségtartomány. A feszültségtartomány semmilyen módon nem módosul, pl. az alább látható ábra értelmében, amely lehetővé teszi a feszültségtartomány csökkentését, ha a feszültség húzásból nyomásba vált át.

Ezek a feszültségek tartalmaznak bizonyos feszültségkoncentrációs tényezőket, pl. a feszültségek koncentrációját a csavarlyukak közelében.

\gamma_{Ff}

\sigma_{max}

\Delta \sigma = \gamma_{Ff} \cdot k_x \cdot \sigma_{max}

\Delta \tau = \gamma_{Ff} \cdot k_x \cdot \sigma_{max}

ahol:

$\gamma_{Ff}$
$k_x$
$\sigma_{max}$
$\tau_{max}$

A 8. fejezet, (8.1) egyenlet szerint a következő feszültségkorlátozásoknak kell teljesülniük:

\Delta \sigma \le 1.5 f_y

\Delta \tau \le 1.5 f_y / \sqrt{3}

f_y

\Delta \sigma_c

\gamma_{Mf}

Értékelési módszer	A tönkremenetel következménye
	Alacsony következmény	Magas következmény
Károsodástűrő	1	1.15
Biztonságos élettartam	1.15	1.35

Az S-N (feszültség-élettartam) görbe határait a 7.1 fejezet szerint kell meghatározni:

\Delta \sigma_D = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} \Delta \sigma_c

\Delta \sigma_L = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} \Delta \sigma_D

\Delta \tau_L = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} \Delta \tau_c

\gamma_{Ff} \Delta \sigma_i

\Delta \sigma \ge \Delta \sigma_D

N_R = \frac{\Delta \sigma_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m}

ahol:

$m = 3 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \sigma \ge \Delta \sigma_L

N_R = \frac{\Delta \sigma_D^m \cdot 5\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m}

ahol:

$m = 5 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \sigma_L

\Delta \tau_E \le \Delta \tau_L

N_R = \frac{\Delta \tau_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \tau^m}

ahol:

$m = 5 - a fáradási szilárdság görbe meredeksége$

\Delta \tau_L

A károsodás kiszámítása a Palmgren-Miner szabály szerint (A.1 ábra) az (A.1) és (A.2) egyenletekkel, külön a normálfeszültségre és a nyírófeszültségre:

D_d = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} \le 1.0

A normálfeszültséget és a nyírófeszültséget a (8.3) egyenlettel kell kombinálni, kivéve, ha a 8.8 és 8.9 táblázatok másképp rendelkeznek.

D_{d \sigma}^3 + D_{d \tau}^5 \le 1.0

Példa

A számítás bemeneti adatai: A felhasználó megad egy referencia teherhatást és három fáradási teherhatást. Az IDEA Connection kimenetei a maximális normálfeszültség és a megfelelő nyírófeszültség. Az acél minősége S355.

Teherhatás	Ciklusszám	Maximális normálfeszültség	Megfelelő nyírófeszültség
	n_E	Δσ_max[MPa]	Δτ [MPa]
LE2	1 500 000	60	60
LE3	3 000 000	50	40
LE4	10 000 000	20	10

A részleges biztonsági tényezőket az EN 1991 és az EN 1993-1-9 alapján kell meghatározni:

\gamma_{Ff} = 1.0

\gamma_{Mf} = 1.15

A feszültségkorlátozások ellenőrzése:

\Delta \sigma \le 1.5 f_y

60 \, \textrm{MPa} \le 1.5 \cdot 355 = 532 \, \textrm{MPa}

\Delta \tau \le 1.5 f_y / \sqrt{3}

60  \, \textrm{MPa} \le 1.5 \cdot 355 / \sqrt{3} = 307 \, \textrm{MPa}

\Delta \sigma_c = 90\,\textrm{MPa}

Az S-N görbe határai meghatározásra kerülnek:

\Delta \sigma_D = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} \Delta \sigma_c = \left ( \frac{2}{5} \right )^{1/3} 78.3 = 57.7\,\textrm{MPa}

\Delta \sigma_L = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} \Delta \sigma_D = \left ( \frac{5}{100} \right )^{1/5} 57.7 = 31.7 \,\textrm{MPa}

\Delta \tau_L = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} \Delta \tau_c = \left ( \frac{2}{100} \right )^{1/5} 60.9 = 27.8\,\textrm{MPa}

\Delta \sigma

N_R

N_R = \frac{\Delta \sigma_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \sigma^m} = \frac{78.3^3 \cdot 2\cdot 10^6}{60^3} = 4 \,438\, 234 \, \textrm{cycles}

Teherhatás	Ciklusszám	Maximális normálfeszültség	Megfelelő nyírófeszültség		Tönkremenetelig szükséges ciklusszám		Tönkremenetelig szükséges ciklusszám
	n_E	Δσ_max[MPa]	Δτ [MPa]	Δσ[MPa]	N_R	Δτ[MPa]	N_R
LE2	1 500 000	60	60	60	4 438 235	60	2 149 190
LE3	3 000 000	50	40	50	10 200 230	40	16 320 409
LE4	10 000 000	20	10	20	végtelen	10	végtelen

A Palmgren-Miner szabály alkalmazásával a felhalmozott károsodás kiszámítható az összes teherhatásra.

Normálfeszültségekre:

D_{d \sigma} = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} = \frac{1\, 500\, 000}{4\, 438\, 235} + \frac{3\,000\,000}{10\,200\,230} = 0.632 \le 1.0

Nyírófeszültségekre:

D_{d \tau} = \Sigma_i^n \frac{n_{Ei}}{N_{Ri}} = \frac{1\, 500\, 000}{2\, 149\, 190} + \frac{3\,000\,000}{16\,320\,409} = 0.882 \le 1.0

Végül a normálfeszültség és a nyírófeszültség közötti kölcsönhatás ellenőrzése:

D_{d \sigma} ^3 + D_{d \tau} ^5 \le 1.0

0.632 ^3 + 0.882 ^5  = 0.786 \le 1.0

A vizsgált részlet fáradási ellenállása elegendő.

Ellenőrzések

A fáradásvizsgálati eszköz kiadása előtt több kísérleti ellenőrzést végeztek:

Fáradási élettartam névleges feszültség módszerrel

Fáradásvizsgálat - I szelvény tompahegesztései

Fáradásvizsgálat az EN 1993-1-9 szerint

Példa

Ellenőrzések

Acél fáradása ciklikus terhelés hatására

Fáradás elemzés - az eredmények megjelenítése

Fáradás elemzés: névleges feszültség

Fáradásvizsgálat típusa a szerkezeti tervezésben

Fáradásvizsgálat az EN 1993-1-9 szerint

Példa

Ellenőrzések

Acél fáradása ciklikus terhelés hatására

Fáradás elemzés - az eredmények megjelenítése

Fáradás elemzés: névleges feszültség

Fáradásvizsgálat típusa a szerkezeti tervezésben