Wyznaczanie charakterystyk zmęczenia cieplnego

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ¿LĄSKIEJ

Seria: MECHANIKA z, 83 Nr kol. 879

_______ 1936

Jerzy OKRAJNI

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK ZMĘCZENIA CIEPLNEGO

Streszczenie. W pracy omówiono proces odkształcania wywołanego cy- klicznymi zmianami temperatury. Podano charakterystyczne parametry procesu oraz przykłady przebiegów zależności pomiędzy tymi parametra

mi. Przedstawiono dwie metody prowadzenia badań zmęczenia małocyklo- wego tworzywa, które umożliwiają symulację warunków odkształcania obiektu. Dokonano analizy przebiegu odkształcania próbki poddanej cy

klicznemu nagrzewaniu w przypadku jej sztywnego utwierdzenia na obu końcach. W tej części skoncentrowano się na omówieniu roli efektu lo

kalizacji odkształceń w zmęczeniu cieplnym próbki. Przedyskutowano następnie zagadnienia związane z zastosowaniem izotermicznej metody badan. Podano sposoby opracowywania wyników badań i charakterystykę układu pomiarowego do badań zmęczenia małocyklowego. Podsumowanie za

wiera uwagi dotyczące sposobu wykorzystania wyników badań zmęczenio

wych tworzywa. W tej części pracy zamieszczono schemat toku postępo

wania w procesie konstruowania obiektów przeznaczonych do pracy w złożonych warunkach oddziaływań mechanicznych i cieplnych. Zamiesz

czony schemat uwzględnia możliwość optymalizacji cech konstrukcyjnych obiektu.

Wprowadzenie

Dalszy rozwój wielu gałęzi przemysłu hutniczego, chemicznego i energety

ki uzależniony jest w chwili obecnej w znacznym stopniu od wyników prac nad nowymi tworzywami, dla których często niezbędne okazuje się opracowanie teo- retyczno-doświadczalnych charakterystyk wytrzymałościowych. Dotyczy to nie tylko badań podstawowych własności fizycznych i mechanicznych przy progra

mowanych parametrach stanu (obciążenie, temperaturą itp.), lecz również ba

dań trwałości w warunkach działania cyklicznych zmian temperatury, odgrywa

jących w urządzeniach w wyszczególnionych gałęziach przemysłu istotną rolę.

Niszczenie metali w wyniku wielokrotnych zmian temperatury i naprężeń cie

plnych wywołujących plastyczne odkształcenia w obszarach makroskopowych na

zywane jest zmęczeniem cieplnym [1, 2, 3]. Obecnie w kilku ośrodkach w kra

ju prowadzi się badania nad procesem tego rodzaju niszczenia. W zakres tych badań wchodzi analiza k r y t e r i ó w oceny t r w a ł o ś c i , a z a s a d n i c z o d o t y c z ą one opracowania metod badania zmęczenia cieplnego.

Z u w a g i n a k o n i e c z n o ś ć u s t a l e n i a warunków, w J a k i c h , p r z e b i e g a j ą p r o c e s . ; 7••ian w ł a s n o ś c i w p r z y p a d k u d z i a ł a n i a z m i e n n e j t e m p e r a t u r y , c e l o w e J e s t r & \ n o l e g ł e p r o w a d z e n i e s t u d i ó w t e o r e t y c z n y c h o b e j m u j ą c y c h a n a l i z ę rozkładu na p r ężeń i odkształceń. Wyniki t e g o t y p u a n a l i z s t a n o w i ą podstawę doboru od

p o w i e d n i e j metodyki b a d a ń .

(2)

Jerzy Okrajni

Jak wynika ze zrealizowanych do chwili obecnej prać w zakresie zmęczenia wywołanego działaniem zmiennej temperatury [4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10...] , za istotne dla tego procesu należy przyjąć takie parametry, jak: temperatura, odkształcenie i naprężenie. Trwałość obiektu wyrażona liczbą cykli zmian temperatury jest w tym przypadku zdeterminowana zależnością funkcyjną po

między tymi parametrami w najbardziej wytężonych obszarach:

F [(3ij(t)> ¿¿¿(t), T(t)] =*> N (1)

gdzie:

- tensor naprężenia,

¿¡ij - tensor odkształcenia, T - temperatura,

t - czas.

W konkretnym zagadnieniu technicznym na zależności pomiędzy naprężeniami, temperaturą i odkształceniami wpływają cechy geometryczne obiektu, warunki eksploatacji oraz własności fizyczne tworzywa. Parametry te w funkcji cza

su opisują przebieg odkształcania w poszczególnych cyklach zmian temperatu

ry, którego kinetykę w warunkach zmęczenia cieplnego scharakteryzować można przebiegiem pętli histerezy w układzie naprężenie - odkształcenie 6 (g) [4, 6, 7, 11...] . Opisuje ona bowiem proces cyklicznego odkształcania w warun

kach uplastycznienia przeciwzwrotnego, które występuje w obszarach odkształ

ceń plastycznych elementów obciążonych zmiennym, nierównomiernym polem tem

peratury. Takie charakterystyki w jednoosiowym stanie naprężenia można mię

dzy innymi uzyskać badając tworzywo dwiema metodami, omówionymi w niniej

szym opracowaniu.

T l t ) L = COnSt

FIT)

¿ L i t ) T - cons)'

F U L )

Rys. 1. Schemat sposobów realizacji badań procesu zmęczenia cieplnego Fig. 1. Scheme of realization ways of thermal fatigue investigations

(3)

Wyznaczanie charakterystyk zmęczenia cieplnego 147

Pierwsza z nich polega na cyklicznym nagrzewaniu 1 schładzaniu próbki mocowanej w nieodkształcalnych uchwytach (rys. 1). Sposób zamocowania prób

ki determinuje zachowanie jej praktycznie stałej długości. Zmienna tempera

tura jest wówczas przyczyną zmian obciążenia.

W drugiej metodzie obciążenie próbki wywołane jest zewnętrznym zmiennym polem siłowym, któremu odpowiada analogiczne pole przemieszczeń Jak w prób

ce obciążanej zmienną temperaturą. Próby tego typu realizowane są przy za

chowaniu stałej temperatury (badania izotermiczne).

Badania w niestacjonarnych polach temperatur

Cykliczne zmiany temperatury próbki wywołują w niej naprężenia, których wlelkośó uzależniona jest od odkształceń cieplnych. Wykres zależności po

między odkształceniami i naprężeniami przedstawia rysunek 2, na którym zi

lustrowano przypadek wyidealizowanego cyklu cieplnego dla próbki sztywno utwierdzonej na obu końcach. Przy założeniu liniowej zależności pomiędzy temperaturą i odkształceniami można przyjąć, iż Jest to również graficzny obraz funkcji naprężenia 1 temperatury.

Przebieg cyklicznego odkształca

nia, scharakteryzowany w tym przy

padku pętlą histerezy, można opisać za pomocą jej parametrów:

A S - zakres naprężenia,

Afj. - zakres odkształcenia całko

witego,

A£g - zakres odkształcenia spręży

stego,

Aćp - zakres odkształcenia pla

stycznego.

Jeżeli przyjąć, że współczynnik rozszerzalności termicznej nie za

leży od temperatury oraz że Jej rozkład na długości próbki Jest równomierny, wówczas przy zmianie temperatury o A T odkształcenie me

chaniczne próbki będzie równe:

A £ c = j i A T (2)

gdzie:

|5 - współczynnik liniowej rozsze

rzalności termicznej.

Rys. 2. Wykres zależności pomiędzy odkształceniami i naprężeniami dla próbki obustronnie sztywno utwier

dzonej

Fig. 2. Graph of relations between distortlens and stresses for sample

fixed at both ends

(4)

148 Jerzy Okrajnl

Zakres odkształceń plastycznych, który niejednokrotnie może stanowić kryterium zniszczenia, wyznacza si,ę na podstawie równania;

Afcp (3)

gdzie:

E - moduł sprężystości.

Równanie powyższe obowiązuje przy założeniu, że moduł Younga ma stałą wartość niezależną od temperatury.

Ponieważ w temperaturach podwyższonych należy wziąć pod uwagę możliwość wystąpienia pełzania i relaksacji, celowe jest rozpatrzenie ich wpływu na przebieg zależności 6 (£). Z przeprowadzonej analizy wynika [4] , że przy występowaniu pełzania i relaksacji zakresu odkształceń plastycznych nie można w sposób bezpośredni uzależnić od zakresu naprężeń A 6 _ jak np. we wzorze (3).

Szczególnie istotny dla przebiegu zależności 6 (£) jest wpływ nierówno- mierności rozkładu temperatury na długości próbki, zważywszy zwłaszcza fakt, iż nierównomierności tej praktycznie nie da się uniknąć przy zastosowaniu takich metod nagrzewania jak metoda indukcyjna czy oporowa. Wyczerpujące omówienie wad 1 zalet obu metod znaleźć można w pracy [12] .

W związku z nierówno- miernością rozkładu tempe

ratury odkształcenia pla

styczne mają tendencję do kumulacji w najbardziej na

grzanych obszarach próbki.

Jeden z możliwych mechaniz

mów kumulacji przedstawia rysunek 3. Niższa granica plastyczności w obszarze o wyższej temperaturze powo

duje, iż odkształcenie w środku próbki może być kil

ka razy większe od średniej wartości. Należy również zwrócić uwagę na wpływ pro

cesu cyklicznego umacniania wywołanego odkształceniami plastycznymi. Procesy umac

niania w połączeniu z oddziaływaniem n ^ siebie obszarów o zróżnicowanych poprzez -wpływ nierównomierności pola temperatur własnościach, związane ści

śle ze^zróżnicowanym charakterem rozkładu temperatury podczas grzania i chłodzenia, powodują kumulowanie się plastycznych odkształceń w różnych V.7777

-sr

Rys. 3. Wykresy rozkładu temperatury T, gra

nicy plastyczności R0 i lokalnego odkształ

cenia 6^ na długości próbki w procesie ku

mulacji odkształceń, związanej z nierówno- miernością rozkładu temperatury Fig. 3. Graphs of thermal distribution T, yield point Rg and local distortien distribution alen the sample in the pro

cess of distortiens cumulation connected with nonuniform thermal distribution

(5)

Wyznaczenie charakterystyk zmęczenia cieplnego 149

punktach na długości próbki. Zależnie od własności materiału, sposobu grza

nia i chłodzenia próbka może w związku z tym przybierać w miarę upływu ko

lejnych cykli złożony kształt. Przedstawione mechanizmy, które obserwować można w skali laboratoryjnej dla tak prostego elementu, jakim Jest omawiana próbka, oddziałują również w o wiele bardziej złożonej postaci w konkret

nych obiektach. Powodują one znaczne trudności w ustaleniu ilościowych re

lacji pomiędzy istotnymi dla procesu zmęczenia parametrami. Znaczne polep

szenie dokładności pomiaru parametrów zjawisk zachodzących w próbce można uzyskać poprzez zastosowanie czujnika loklanych odkształceń. Jednak i w tym przypadku należy wziąć pod uwagę fakt, że rejestrowane wartości siły mogą nie pozostawać w ścisłej zależności od temperatury i odkształcenia z uwagi na możliwość występowania w warunkach nierównomiernego rozkładu temperatury na długości próbki omówionych wcześniej procesów kumulacji odkształceń.

Trwałość zmęczeniową, której wyznaczenie jest zasadniczym celem omawia

nej próby, charakteryzuje się wykresami:

A T = f(Nf ), A ć c = f(Nf ), A ć p = f(Nf ),

gdzie N^ jest liczbą cykli do zniszczenia próbki.

Metoda izotermiczna

Badania realizuje się w tym przypadku przy zachowaniu stałej temperatu

ry, Podczas próby dokonuje się pomiarów siły i odkształcenia. Sposób moco

wania próbki oraz brak zmienności w czasie temperatury umożliwia uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury na długości próbki objętej bazą czujni

ka (ekstensometru). Badania prowadzone są przy zachowaniu stałej amplitudy odkształcenia całkowitego lub stałej amplitudy odkształcenia plastycznego.

Charakterystyczne wielkości określane na podstawie przebiegu pętli histerezy to, podobnie jak w omówionej uprzednio metodzie A6, A £ c , A £ p , A s g (rys. 4).

Najczęściej realizuje śię próby przy stałej wartości odkształcenia cał

kowitego. Zmienne są wówczas A S j A ^p» i A &s s które można odczytać z pę

tli hlsterezy. Tworzywa badane tą metodą mogą być cyklicznie stabilne, wów

czas A 6 » const. Mogą się cyklicznie umacniać ( A 6 wzrasta w kolejnych cy

klach) lub osłabiać ( A S maleje w kolejnych cyklach). W zależności od tempe

ratury i rodzaju materiału okres umacniania lub osłabiania zamyka się w za

kresie od kilku cykli do 1/3 lub 1/2 liczby cykli do zniszczenia. W pozosta

łej części okresu trwałości naprężenia A S można praktycznie uważać :a sta-' łe. Tę wartość naprężenia nazywa się naprężeniem nasycenia.

(6)

150 Jerzy Okrajni

lys. 4. Przebieg pętli histerezy H a próbki obciążonej zmienną :iłą osiową przy zachowaniu sta- :ego zakresu odkształceń całko

witych

’ig. 4. Hysteresis loop for the lampie loaded by varying axal 'orce keeping the ^ n g e of total

dostortions constant

Rys. 5a. Krzywa cyklicznego odkształce

nia; stal H18N9S, temp. 293 K Fig. 5a. A curve of periodical distor

tion, steel H18N9S, temp. 293 K

Naprężenie nasycenia lenie, Vtórą opisuje się [5,

w funkcji —AĆP tworzy krzywą cyklicznego umoc- 13, 14] równaniem:

= K ( ^ | E ) n (,

izle:

k’ - współczynnik wytrzymałości cyklicznej, n 1 - wykładnik cyklicznego umocnienia.

Wykorzystując powyższe równanie wyznaczyć można krzywą cyklicznego od- ształcenla - w funkcji — jr- , która daje Informację o zachowaniu się ateriału w warunkach działania cyklicznych zmian obciążenia (rys. 5a).

Trwałość zmęczeniową próbek wiąże j; zakresem odkształceń sprężystych, Lastycznych i całkowitych wzór Mansona:

»

A ć c “ A £ p + A e s " M(Nf)Z + E (N f ^ (5)

(7)

gdzie:

M, z, G, \i> - stałe materiałowe.

Wzór ten uzyskuje się poprzez zastosowanie liniowej aproksymacji wyników doświadczeń w układzie podwójnie logarytmicznym:

- log A £ g « f(łog Nf), log A ć p = f (log N F) (rys, 5b)

Nf [cykli] ---—

Rys. 5b. Wykres zmęczeniowy; stal H18N9S, temp. 293 K ? Na podstawie pracy [°\

Fig. 5b. Fatigue graph, steel H18M9S, temp.- 293 K

Badania zmęczeniowe tego typu, nazywane z uwagi na wielkość liczby cykli do zniszczenia próbki badaniami w zakresie małej liczby cykli, prowadzi się zazwyczaj na maszynach serwohydraullcznych. Na rysunku 6 przedstawiono sche

mat takiego urządzenia. Jest to schemat blokowy systemu firmy MTS wyposażo

nego w urządzenia do indukcyjnego nagrzewania próbek. Pomiaru odkształceń dokonuje się za pomocą czujnika tensometrycznego oporowego z końcówkami kwarcowymi, stykającymi się bezpośrednio z próbką.

System serwohydrauliczny zapewnia możliwość regulacji próbą za pomocą zmiennego parametru siły, odkształcenia lub przemieszczenia siłownika. Pod

czas prowadzenia badań przy stałej amplitudzie odkształcenia całkowitego wielkością regulowaną jest odkształcenie, którego przebieg w czasie uzależ

niony jest od sygnału generowanego przez generator funkcji. W czasie prowa

dzenia badań można kontrolować poszczególne parametry próby (siłę, od-

(8)

152 Jerzy Okrajni

-5 ó. ' o

cj:

Qi -»c

:g§-S

N

§

' <sj o ' *

■5 *C "«i *5 CJ N

£ ^

skoku i foka

U

O *H

bO O

<0 c a

N 0 )

O P

•H W

rH3 00

(0

■& 5

>> rH

£ -H

0 to

1 £

0 ) *>>

oo o co to

SQ) bo jC co

O -H W Ti r -s

O o

X H

O CP

n

&

bo

£

(9)

kształcenie, przemieszczenie i temperaturę) za pomocą mierników cyfrowych oraz rejestrować przebieg pętli histerezy F (8) na rejestratorze XY (rys.

7). Układ wyposażony jest również w system zabezpieczeń kontrolnych oraz przeciążeniowych.

Rys. 7. Pętle histerezy uzyskane dla stali H18N9S w badaniach zmęczeniowych w zakresie małej liczby cykli, a£c = 1,6%, T = 873 K

Fig. 7. Hysteresis loops for steel H18N9S, temp. 873 K, in fatigue investi

gations for small number of cycles, A £ 0 = 1.6%

Podsumowanie

Dobór metody badań powinien być uzależniony od rodzaju materiału i wa

runków eksploatacji, dla których jest on przeznaczony. Metoda izotermiczna będzie właściwa wówczas, gdy wpływ temperatury w zakresie jej zmian podczas eksploatacji na takie własności tworzywa jak Rg , E, jest nieznaczny.

Można ją stosować również dla szczególnego przypadku takich obiektów, w których w warunkach eksploatacji w obszarze zniszczenia znacznym zmianom naprężeń cieplnych tworzywa nieistotne zmiany temperatury [1 5] . Przyjęcie hipotezy sformułowanej przez Forresta i Penfolda, zakładającej, że wytrzy

małość materiału na zmęczenie cieplne jest uwarunkowana jego odpornością na cykliczne odkształcenia niezależnie od przyczyn je wywołujących [1] , znacz

nie poszerza możliwości zastosowania metody izotermicznej. Hipoteza ta jed

nakże wydaje się być właściwa jedynie dla niektórych materiałów i w ograni

czonym zakresie temperatur. Jeśli zmiany odkształceń i naprężeń łączą się iMJj

m i

(10)

154 Jerzy Okrajni

ze zmianami temperatury w tym samym obszarze, tak jak ma to miejsce w wa

runkach szybkiego powierzchniowego nagrzewania i chłodzenia, wówczas pier

wsza z omówionych metod zapewnić może warunki zbliżone do rzeczywistych.

Wyeliminowanie szeregu wad tej metody jest możliwe poprzez zastosowanie elektronicznego sterowania próbą.Niedogodny sposób ograniczenia możliwości odkształcenia poprzez mocowanie próbki w sztywnych uchwytach zastępuje się wówczas (jak np. w urządzeniu firmy MTS) sposobem polegającym na regulacji próbą za pomocą wielkości odkształcenia. Jeśli zadana zostanie jego stała wartość, wówczas podczas cyklicznych zmian temperatury długość próbki w za

kresie objętym bazą ekstensometru nie będzie ulegać zmianom. Obszar obser

wacji zawężony zostaje w ten sposób do niewielkiej długości w środku prób

ki, gdzie rozkład temperatury jest praktycznie równomierny (rys. 8), a róż

nica temperatur pomiędzy różnymi punktami ulega nieznacznym wahaniom. W o- gólnym przypadku, przy braku ustalonych kryteriów trwałości w warunkach zm?- czenia cieplnego, pełna charakterystyka materiału powinna zawierać wyniki prób przeprowadzonych obiema metodami.

Rys. 8« Wykres zależności pomiędzy maksymalną różnicą temperatur T. - środ

ka i T2 - końca długości pomiarowej w funkcji temperatury próbki - (s).

Rozkład temperatury na długości próbki (T1 = 873 K) - (b). Wykresy ilustru

ją wyniki pomiarów temperatury próbki ze stali H18N9S, nagrzewanej metodą indukcyjną [6 ]

Fig. 8. Diagram of relations between maximal température différences (of the middle) and Tg (°f ibe end) and the sample temperatura a). Distribution

of temperatura along the gample (T1 = 873 K) b)

Uzyskane empiryczne zależności określające trwałość zmęczeniową, jak również krzywe cyklicznego odkształcenia mogą być wykorzystane w działa

niach projektowych w celu określenia kształtu, wymiarów lub dopuszczalnych parametrów pracy elementów poddanych cyklicznym zmianom temperatury. Rysu

nek 9 przedstawia uproszczony schemat toku postępowania w działaniach pro-

(11)

AnaUzapóltemperaturNaprężeniai odkszta

£ o

<D

C3

c> *

£

w T J i—i

1 o

> . •H o

CO CD

•H G

c 3

CO P

fM CO

CO G

•H CD

N a

T> G CD

G P

O

CO rH

CO

2 O

3 •H

u ^{T i}

CO O

i •H

G

■* CD

a

>>

o

CO O

G

a G

O

o ■H

T3 P

•H

G T i

O ^ G o G 3 o O P N CO G o u •H co en G P- ho N G G

<u cd •h N P

G G

P«rH O W 'O £ <D

* fX ^bo

'O W G

P G p CO co G G CD -H co o

•H G rH JD N o .

O

G G

CO o o

CO N

£ o bO O *H O P iH rH O TJ

• O O

O G

G P

a CD

n

G G

ho

TJ •H

O W

P <D

CD TJ

G <H

-P O

CO

6 s

CD CO

G G

O bo

W CO

•h

£ ^TJ

c O

t~ i—1

©

(12)

156 Jerzy Okrajni

jektowych zmierzających do uzyskania konstrukcji zapewniającej względnie wy

soką trwałość obiektu. Należy zwrócić uwagę na występujące różnice pomiędzy przedstawioną schematycznie metodyką a metodami projektowania z uwagi na kryterium trwałości w warunkach działania zmiennych pól siłowych. Krzywa cyklicznego odkształcenia stanowi charakterystykę materiałową przydatną często dla określania kryterialnych stanów naprężenia i odkształcenia.

W zagadnieniach z zakresu teorii sprężystości i plastyczności w zastosowa

niu do obliczeń konstrukcyjnych taką charakterystyką jest krzywa statyczne

go rozciągania. Można ponadto stwierdzić, że poziom obciążenia cieplnego, rozumiany np. jako wielkość zakresu zmian temperatury lub odkształceń, nie może stanowić stałego elementu założeń projektowych, zależy on bowiem od dech geometrycznych przyjętych w procesie konstruowania. Szczególnego zna

czenia nabierają w związku z tym metody optymalizacyjne projektowania.

Obecnie istnieje potrzeba dalszych badań zarówno nad metodami oceny trwałości obiektu oraz sposobami konstruowania, jak również nad doborem metodyki oceny procesu dekohezji oraz kryteriów trwałości. Postęp w zakre

sie badań zmęczenia cieplnego wymaga doskonalenia aparatury w celu uzyska

nia znacznej zgodności pomiędzy procesami możliwymi do zrealizowania w la

boratorium i przebiegiem zjawisk w obiekcie. Niezbędne jest między innymi zastosowanie programatorów obciążeń cieplnych. Z uwagi na złożone relacje pomiędzy istotnymi parametrami zmęczenia celowe jest również wprowadzenie techniki numerycznego sterowania próbą.

LITERATURA

[1] Żuchowski R.: Zmęczenie cieplne, metali. Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1981.

[2] .Weroński A.: Analiza przemian strukturalnych i mechanizmu pękania sta

lowych form pod wpływem zmęczenia cieplnego w procesie odśrodkowego odlewania rur. Praca habilitacyjna, ZN Politechniki Świętokrzyskiej, Z 11/76.

[3] Gierzyńska M . , Smarzyński Z., Wrona T.: Wpływ cyklicznie zmiennych ob

ciążeń cieplnych i mechanicznych na dekohezję stali WNL. ZN Politech

niki Śląskiej, Hutnictwo Z. 19/79. Gliwice 1979.

[4] Coffin L.P i inni: Manuel on Low Cycle Fatiąue Testing, ASTM STP 465, Baltimore 1969.

[5] Manson S.S.: Tiempieraturnyje napriażenija i małocikłowaja ustałost, Izd. Maszinostrojenije, Moskwa 1974 (tłumaczenie z j. angielskiego).

[6] Okrajni J.: Badanie wpływu cyklicznych zmian pól temperatur i związa

nych z nimi odkształceń cieplnych na trwałość stali austenitycznych.

Praca doktorska, Biblioteka Główna Politechniki Śląskiej, Gliwice 1982.

[7] Birger I.A. ,Szorr B.F. i inni: Tiermoprocznost dietalej maszin. Izd.

Mszinostrojenije, Moskwa 1975.

[8] Pisarienko G.G., Możarnowskii N.S., Antipow E.A.: Soprotiwlenije żaro- procznych matieriałow niestacjonarnym siłowym i tiempieraturnym woz- diejstwijam. Izd, Naukowa Dumka, Kijów 1974.

(13)

Wyznaczanie charakterystyk zmęczenia cieplnego__________________________ 157

[9] Iszczenko I .I.,Pogreblak A.D. ,Sinajski j B.N.: Wlijanije wysokich tiem- peratur na soprotiwlenije ustałosti żaroprocznych stałej i spławów.

Izd. Naukowa Dumka, Kojów 1978.

[1 0] Striżało B.A.: Cikliczeskaja procznost i połzuczest mietałłow pri ma- łocikłowom nagrużenii w usłowijach niskich i wysokich tiempieratur.

Izd. Naukowa Dumka, Kijów 1978.

[11] Serensen S.W. i inni: Soprotiwleni Je deformirowaniju i rozruszenije pri małom czisle cikłow naprużenija. Izd. Naukowa Dumka, Moskwa 1975.

[12] Troszczenko W.T,i inni:Mietody issledowani ja soprotiwleni ja mietałłow nagrużenii w usłowijach niskich i wysokich tiempieratur. Izd. Naukowa Dumka, Kijów 1974.

[1 3] ASTM: Tentative Recommended Practice for Constant - Amplitude Low - Cycle Fatique Testing. E 606-77 T.

[14] Carden A.E., Slade T.B.: High-Temperature Low-Cycle Fatigue Experiments on Hastaloy x. ASTM Special Technical Publikation 459. San Francisco

1968 .

[1 5] Okrajni J.: Wpływ parametrów technologii upłynniania węgla na proces zmęczenia cieplnego na przykładzie nagrzewnicy ze stali austenitycz

nej. inżynieria Materiałowa, Nr 4 (11), Warszawa 1982.

Wpłynęło do Redakcji 6.04.83 r.

Recenzent; Doc dr inż. Ryszard Żuchowski

OnPEiCEJIEHHE XAPAKTEPKCTHK TEIDIOyCTAJIOCIHOCTH

P e 3 10 m e

B p a C o T e o r o s o p e H n p o u e c c s e $ o p M a u H H , Bbi3BaH q m c j i H v e C K H M H K 3 M e H e H H S . M H T e M n e p a T y p u . H a H U x a p a K i e p n u e n a p a M e T p u n p o g e c c a z n p u M e p H n p o t e K a n z a 3a3x- C H M o c i e a Mesyiy s t h m h n a p a M e x p a M H . n p e ^ c i a B a e H U flBa M e r o n a n p o B e , ą e H H H zcc-Jie-

^ O B a H H g MaJiopHKjioBoa y c x a j i o c i H o c T H B e q e c T s a , K o x o p u e â;-ox B 0 3 M 0 K K 0 C T b c z - M y j i z p o B a i B ycjioBHH ^ e ^ o p M a u H H o S t e K T a . IlpoBeêH a H a M 3 n p o x e K a H i w ^ e t i o p M a - U h h o n u T H o r o o S p a 3 p a , n o A B e p x c e H H o r o U H K J i H M e c K o a y HarpeBazzio, ajih cjiyvaa 3aacaiHH o G o z x k o h u o b o6pa3i(a. B sioii z a c x z pafioTK o r o B o p e z a po.ib a . t p e K i a z o - K a j i H 3 a u H H flejjopMauHH n p z T e i M O B o k y c x a j i o c T H O c x z o G p a s q a . j(ajiee o r o s o p e H u E o n p o c b i C B a 3 a H H u e c n p z M e H e H z e M H 3 0 M e x p z < i e c K o r o MeTo.ua zcc.ieôBaHHf:. ilpz- B e s e H H c n o c o S o 6 p a 6 o i K H p e 3 y j i b T a x o B żcccieAOBaHzit i: x a p a K T e p H C T z x a H 3 M e p z - xeii b H O 8 CHCTeMhi fljis y c T a . t c c T H U x MaJicuKKaoBbix zccêfloBaHHii, ii c'xcH'iaHHH q a - iotch 3 a M e v a H H a , KacaiomiiecH c n o c o S a zcnojib3 0BaHiiH p e sy.ibTaioB y c x a . x c c x K t a HccjieflOBaHHii B e - e c T B a . H p z B e ^ e H a c x e u a B e ^ e H u a n p o z e c c a k O H C T p y z poBaKHJX o ó s e K T O B npeflHaaHatieHKUx q a a pafioTu a c.io.vhux ycjioBiiax M e x a H z z e c K a x h i e ~ njioBiix acajiertCTBHiS. ilpzBeaeHKiui c x e u a y g n T u B a e x b o s u o i h o c i ł e n i a M n a a i o ł t K O H C T p y K I O p C K H X n p z s H a x o B ofiseKToa.

(14)

158 Jerzy Okrajiń

ASSIGMMENT OF THERMAL FATIGUE CHARACTERISTICS

S u m m a r y

In the paper a process of deformation caused by periodic changes of tem

perature is discussed. Characteristic parameters are given examples of re

lations between these parameters are presented. Two methods of investiga

tions of smallcyoles fatigue are presented which enable simulation of de

formations. The analysis of runs of deformation of samples periodically heated in the case of their fixing at both ends is performed. The role of the location effect in thermal fatigue of samples has been emphasized. Pro

blems connected with isothermal method application are discussed. The ways of results elaboration and the characteristies of measurement system for smallcycles fatigue investigation are presented. In the conclusion section some remarks about the way of results applications are given. The diagram of the design process fc-r systems working in the complex conditions of me

chanical and thermal reactions is also presented. It takes into account the possibility of plant construction features optimization.