Yorulma Ömrü Ön Değerlendirmesi (S-N, Basquin)

Yorulma nedir?

Bir parça, akma dayanımının çok altındaki bir gerilmeyle bile, yük tekrar tekrar uygulanırsa kırılabilir. Buna yorulma denir. Makine parçalarındaki kırılmaların büyük bölümü yorulma kaynaklıdır. Yorulma dayanımı, gerilme genliği ile kırılmaya kadarki çevrim sayısını ilişkilendiren S-N (Wöhler) eğrisiyle tanımlanır.

Basquin bağıntısı

Sonlu ömür bölgesinde S-N eğrisi, iki eksen de logaritmik çizildiğinde doğruya yakındır. Bu doğru Basquin bağıntısıyla yazılır: σ_a = σ_f' × (2N)^b. Burada σ_a gerilme genliği, N çevrim sayısı, σ_f' yorulma dayanım katsayısı, b yorulma dayanım üssüdür. Ömür buradan N = ½ × (σ_a / σ_f')^(1/b) olarak çıkar.

Parametreleri bilmiyorsanız eğri üstündeki iki noktayı girebilirsiniz. Araç bu iki noktadan geçen S = A × N^B eğrisini kurar.

Ortalama gerilme

Yük sıfırın iki yanında eşit salınmıyorsa ortalama gerilme vardır. Çekme yönündeki ortalama gerilme ömrü kısaltır. Goodman düzeltmesi, gerilme durumunu eşdeğer bir tam değişken genliğe çevirir: σ_ar = σ_a / (1 − σ_m / S_u).

Örnek

σ_f' = 1000 MPa ve b = −0.1 olan bir eğride 400 MPa tam değişken genlik için 2N = 0.4^(−10) = 9537, yani N = 4768 çevrim çıkar. Aynı eğride 300 MPa genlik ve 200 MPa ortalama gerilme, çekme dayanımı 800 MPa iken, eşdeğer 400 MPa genlik verir ve ömür aynı kalır.

Bu hesap neden yalnız ön değerlendirme?

Ömür gerilmeye aşırı duyarlıdır: gerilmedeki küçük bir hata ömürde kat kat fark yaratır. Çentikler, yüzey pürüzü, parça boyutu, kaynak, korozyon ve değişken yük gerçek ömrü belirler ve bu araçta yoktur. Deney verisi de geniş bir saçılma gösterir. Sonucu yalnız mertebe tahmini olarak kullanın. Emniyet açısından önemli parçalarda tasarım, ilgili standarda göre yetkili mühendis tarafından yapılır.