hrvatski

Numerička analiza utjecajnih faktora na pojavu zamornih oštećenja navojnih spojeva

Provedeno je istraživanje o određivanju zamornog oštećenja, dinamičke izdržljivosti i dominantnih utjecajnih faktora na zamor navojnog spoja od čelika 42CrMo4, klase čvrstoće 10.9. Istraživanja su provedena na metričkom normalnom i finom, te trapeznom profilu navoja, koji je izložen silama pritezanja od 10% do 90% od sile pri naprezanju tečenja i cikličkim silama s utjecajnim faktorima na zamor. Za opisivanje zamornog ponašanja numeričkim i analitičkim metodama, nužno je znati nagibe S-N krivulje, točku koljena S-N krivulje i dinamičku izdržljivost. Osim toga, daljnje smanjenje nagiba S-N krivulje iza točke koljena vrlo je značajno za proračun oštećenja. Budući da se u praksi primijenjuju razni profili navoja, nužno je odrediti utjecajne faktore na zamor koji dovode do različitog zamornog ponašanja profila navoja. Korijeni i bokovi navoja izloženi su kombinaciji sila pritezanja koje uzrokuju visoka srednja naprezanja i cikličkim silama s promijenjivim amplitudama. Na bokovima navoja prisutna je nehomogena raspodjela opterećenja s nelinearnom interakcijom kontaktnih površina. Navojni spojevi sadrže u korijenu navoja zareze koji uzrokuju pojavu koncentracija naprezanja s vrlo visokim iznosima i gradijentima naprezanja koji dovode do pojave zamornih pukotina. Određivanje zamornog oštećenja koristi povijest naprezanja po vremenu koje se analizira s višeosnim kriterijem zamora temeljenom na komponentama tenzora naprezanja i teoriji kritične ravnine s utjecajnim faktorima na zamor, kao što su gradijenti naprezanja, srednja naprezanja, te rasipanje cikličkih značajki materijala. Za nelinearno opisivanje cikličkih značajki materijala koristi se Neuberova hiperbola. Smanjenje dinamičke izdržljivosti u S-N krivulji iza 2·106 ciklusa uzeto je u obzir za proračun akumulacije oštećenja s modificiranim Palmgren-Miner pravilom linearne akumulacije oštećenja. Brojanje ciklusa promijenjivih amplituda izvršeno je pomoću Rainflow metode. Zbog mnogih nesigurnosti navojnih spojeva istražen je utjecaj rasipanje cikličkih značajki materijala na rezultate zamornog oštećenja i dinamičke izdržljivosti za 50%, 97, 5%, 99%, 99, 9%, 99, 99%, 99, 999%, 99, 9999%, 99, 99999% i 99, 999999% vjerojatnosti preživljavanja. Gaussova razdioba korištena je za proračun utjecajnih statističkih varijabli u logaritamskom mjerilu. Raspon rasipanja cikličkih značajki materijala preuzet je iz 415 eksperimentalnih mjerenja provedenih u Fraunhofer institutu. Utjecaj koraka navoja istražen je na primjeru metričkog normalnog i finog navoja, te se nadalje vrši usporedba s trapeznim navojem kroz cijeli raspon sila pritezanja. Znanje o dominantnim utjecajnim faktorima na zamor omogućava realnije određivanje zamornog oštećenja i dinamičke izdržljivosti u praksi.

zamor; dinamička izdržljivost; zamorno oštećenje; navojni spoj; korak navoja; korijen navoja; koncentracija naprezanja; gradijenti naprezanja; zarezno djelovanje; višeosno stanje naprezanja

nije evidentirano