Ở Việt Nam, các nghiên cứu về mỏi đối với vật liệu kim loại cũng như các thiết bị thử nghiệm mỏi còn khá hạn chế, các cơ sở thí nghiệm hầu như mới chỉ được trang bị thiết bị thử nghiệm mỏi uốn thuần túy chu kỳ đối xứng. Các kết quả nghiên trong các công trình ở trong nước, đều là kết quả thử nghiệm trên thiết bị thử nghiệm mỏi uốn thuần túy, trong đó có các thiết bị PWC6, Fatigue Testing Machine. Việc thử mỏi kéo, kéonén và xoắn cho đến thời gian gần đây hầu như vẫn chưa có điều kiện thực hiện vì không có thiết bị. Lần đầu tiên các thử nghiệm mỏi kéonén vật liệu kim loại trên thiết bị này đã được thực hiện năm 2016, trong khi đó việc thử nghiệm mỏi kéo thuần túy cho đến nay vẫn chưa có điều kiện thực hiện. Vì vậy, để tiếp tục khai thác tính năng này của thiết bị, cần tiếp tục xây dựng quy trình và chương trình thử nghiệm mỏi kéo thuần túy đối với vật liệu kim loại, làm cơ sở cho việc tiến hành các thử nghiệm cụ thể, từ đó xây dựng các họ đường cong mỏi và các đặc trưng mỏi tương ứng, phục vụ quá trình đào tạo, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ.
BM.01.03.SĐH-07b Mục lục Lời nói đầu .2 Những nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi chi tiết máy I Vật liệu Kết cấu chi tiết máy 3 Kích thước chi tiết máy 4 Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy .4 Trạng thái ứng suất II Trình bày lý thuyết phương pháp thử nghiệm mỏi phương pháp biến dạng – tuổi thọ .5 III Quy trình thử nghiệm mỏi tổng quát 10 IV Quy trình thử nghiệm mỏi xoắn túy máy thử mỏi .11 Khởi động máy .11 Gá kẹp mẫu vật liệu 12 Hiệu chỉnh 12 Thiết lập chế độ thử nghiệm 12 Chạy máy .12 Dừng máy .13 V Một số chức giao diện chương trình 13 Tạo liệu 13 Hiển thị kết 14 Đánh giá mức độ tương quan 14 Mở tệp liệu có 15 Lựa chọn dạng đường cong mỏi 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 BM.01.03.SĐH-07b Lời nói đầu Hiện nay, nghiên cứu mỏi vật liệu kim loại đa dạng, phong phú tiến hành thiết bị chuyên dùng gồm: Thử nghiệm mỏi uốn túy quay tròn, chu kỳ đối xứng; Thử nghiệm mỏi uốn túy mặt phẳng; Thử nghiệm mỏi mẫu công-son quay trịn (uốn ngang phẳng); Thử nghiệm mỏi mẫu cơng-son với lực P quay tròn; Thử nghiệm mỏi mẫu kéo kéo - nén; Thử nghiệm mỏi mẫu chịu xoắn, v.v Ở Việt Nam, nghiên cứu mỏi vật liệu kim loại thiết bị thử nghiệm mỏi cịn hạn chế, sở thí nghiệm trang bị thiết bị thử nghiệm mỏi uốn túy chu kỳ đối xứng Các kết nghiên cơng trình nước, kết thử nghiệm thiết bị thử nghiệm mỏi uốn túy, có thiết bị PWC-6, Fatigue Testing Machine Việc thử mỏi kéo, kéo-nén xoắn thời gian gần chưa có điều kiện thực khơng có thiết bị Lần thử nghiệm mỏi kéo-nén vật liệu kim loại thiết bị thực năm 2016, việc thử nghiệm mỏi kéo túy chưa có điều kiện thực Vì vậy, để tiếp tục khai thác tính thiết bị, cần tiếp tục xây dựng quy trình chương trình thử nghiệm mỏi kéo túy vật liệu kim loại, làm sở cho việc tiến hành thử nghiệm cụ thể, từ xây dựng họ đường cong mỏi đặc trưng mỏi tương ứng, phục vụ trình đào tạo, nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ Tuy nhiên, điều kiện thiếu kinh phí để thử nghiệm mẫu vật liệu máy, nên đề tài giới hạn mức "thiết lập quy trình chương trình thử nghiệm ", áp dụng để thử nghiệm điều kiện cho phép BM.01.03.SĐH-07b I Những nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi chi tiết máy Vật liệu Vật liệu có ảnh hưởng lớn đến sức bền mỏi chi tiết máy Chi tiết máy chế tạo vật liệu có tính cao, sức bền mỏi chi tiết cao Vì vật liệu có tính cao, khả xuất vết nứt khó khăn Nói chung: Chi tiết máy chế tạo vật liệu kim loại có độ bền mỏi cao vật liệu phi kim loại Chi tiết máy chế tạo kim loại đen có độ bền mỏi cao so với kim loại màu Chi tiết máy thép có độ bền mỏi cao gang Chi tiết máy thép hợp kim có độ bền mỏi cao thép bon thường Trong loại thép thường, chi tiết máy thép có hàm lượng bon cao, độ bền mỏi chi tiết máy cao Kết cấu chi tiết máy Chi tiết máy có kết cấu phức tạp: có bậc thay đổi kích thước đột ngột, có lỗ, rãnh, hình 1, làm giảm độ bền mỏi chi tiết máy Lí do: chỗ có tập trung ứng suất, vết nứt sớm xuất phát triển nhanh Hình 1: Những nơi có tập trung ứng suất Trong tính tốn, ảnh hưởng kết cấu đến sức bền mỏi chi tiết máy kể đến hệ số điều chỉnh kσ , kτ , gọi hệ số tập trung ứng suất kσ = σr / σrt kτ = τr / τrt Trong σrt , τrt giới hạn mỏi mẫu có tập trung ứng suất, σ r , τr giới hạn mỏi mẫu khơng có tập trung ứng suất BM.01.03.SĐH-07b Giá trị hệ số kσ kτ tra bảng số liệu Sổ tay thiết kế khí sách Bài tập chi tiết máy, theo hình dạng kích thước cụ thể chỗ có tập trung ứng suất, loại chi tiết máy khác Kích thước chi tiết máy Qua thí nghiệm người ta thấy rằng: với vật liệu nhau, tăng kích thước tuyệt đối chi tiết máy giới hạn bền mỏi chi tiết máy giảm xuống Lý do: kích thước chi tiết máy lớn, vật liệu không đồng đều, khả xuất khuyết tật lòng chi tiết máy nhiều Những vết nứt, rỗ xỉ, rỗ khí lịng chi tiết máy điểm có tập trung ứng suất, điểm bắt đầu cho phá hỏng mỏi Để kể đến ảnh hưởng kích thước tuyệt đối, tính tốn người ta đưa vào hệ số điều chỉnh εσ , ετ gọi hệ số ảnh hưởng kích thước tuyệt đối Hệ số εσ , ετ xác định thực nghiệm, giá trị tra sổ tay Thiết kế khí sách Bài tập Chi tiết máy, theo kích thước trạng thái chịu tải chi tiết máy εσ = σrd / σr , ετ = τrd / τr Trong σrd , τrd giới hạn mỏi chi tiết máy, có kích thước khác với kích thước mẫu chuẩn Mẫu chuẩn có đường kính d = – 10 mm Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy Công nghệ gia công bề mặt chi tiết máy định trạng thái bề mặt chi tiết máy Lớp bề mặt chi tiết máy thường lớp chịu ứng suất lớn nhất, vết nứt hay xảy Ảnh hưởng công nghệ gia công lớp bề mặt đến sức bền mỏi chi tiết máy tóm tắt sau: - Những chi tiết máy qua ngun cơng gia cơng tinh, có độ bóng bề mặt cao có độ bền mỏi cao - Những chi tiết máy qua nguyên công gia công thô, bề mặt nhám, đáy nhấp nhô chỗ tập trung ứng suất, dễ xuất vết nứt, độ bền mỏi giảm - Các bề mặt gia công tăng bền phun bi, lăn ép san nhấp nhô làm chai cứng bề mặt, độ bền mỏi chi tiết máy nâng cao Ảnh hưởng công nghệ gia công lớp bề mặt đến độ bền mỏi chi tiết máy, kể đến hệ số trạng thái bề mặt β Giá trị β tra BM.01.03.SĐH-07b Sổ tay thiết kế khí sách Bài tập chi tiết máy Có thể lấy gần sau: Khi bề mặt chi tiết mài nhẵn lấy β = 1, bề mặt gia công tăng bền lấy β > 1, bề mặt gia công phương pháp khác lấy β < Trạng thái ứng suất Ảnh hưởng trạng thái ứng suất đến sức bền mỏi chi tiết máy tóm tắt sau: - Chi tiết máy chịu ứng suất đơn có độ bền mỏi cao chịu ứng suất phức tạp - Trong trạng thái ứng suất đơn, σmax < (trạng thái ứng suất nén) chi tiết máy có độ bền mỏi cao nhất, trạng thái ứng suất kéo (có σ > 0), trạng thái ứng suất vừa kéo vừa nén (r < 1) có độ bền mỏi thấp II Trình bày lý thuyết phương pháp thử nghiệm mỏi phương pháp biến dạng – tuổi thọ Ngày có nhiều phương pháp để thử nghiệm mỏi kim loại nói chung nhiên phương pháp lại đánh giá trường hợp cụ thể khác Trong phương pháp khai thác nhằm đánh giá khả chịu mỏi vật liệu kim loại Hai phương pháp đưa cách xem xét loại ứng suất-biến dạng trạng thái (SDS) dựa điều kiện giới hạn phương trình phân tích kết thử nghiệm phịng thí nghiệm mẫu đặc biệt để thử nghiệm học, tập trung vào việc phá hủy chúng theo quan điểm SDS tiêu điểm phá hủy thành phần cấu trúc Việc sử dụng hạn chế coi phương pháp xét theo tiêu chí sức mạnh phù hợp thể chất loại PisarenkoLebedev Quy trình thiết kế-thí nghiệm sửa đổi để xác định độ bền vật liệu cấu trúc, kết hợp yếu tố hai phương pháp này, bao gồm xác định thông số cường độ vật liệu xây dựng, nhập phương trình tiêu chí Pisarenko-Lebedev, xem xét diện mạo thực tế cấu trúc SDS theo khu vực quan tâm Việc thực thủ tục thực sở lựa chọn mẫu vật thí nghiệm phịng thí nghiệm tương ứng để kiểm tra học, lập kế hoạch SDS làm việc vùng trùng với cấu trúc SDS: có độ bền đánh giá Quá trình sàng lọc phương trình trạng thái giới hạn chứng minh việc xác định thông số cường độ thép, trạng thái kéo căng hai trục Thiết kế xác định theo kinh nghiệm bởi, thép cho điện áp định giá trị BM.01.03.SĐH-07b giới hạn gần phần tư giá trị bị giảm so với độ bền kéo thông thường ứng suất Đánh giá độ bền kết cấu phận máy cấu số trường hợp phải thực có tính đến loại trạng thái biến dạng ứng suất (SDS) đám cháy phá hủy [1-5] Tài khoản quan trọng, ví dụ, đánh giá độ bền tĩnh cụm cuộn cảm bình chịu áp lực, yếu tố khung bên toa xe lửa, tồn phân tích độ bền bánh xe lăn nhiều loại phận dạng vỏ, uốn cong theo hai hướng khác tác động nhiệt độ khác biệt trường hợp khác Một số kỹ thuật để tính tốn ứng suất [6-10] dựa vào kết thử nghiệm phòng thí nghiệm mẫu vật, tập trung vào việc tiêu hủy chúng theo quan điểm SDS khu vực làm việc Với mục đích này, thiết bị thử nghiệm thường sử dụng với số thiết bị truyền động tạo tác động đa hướng mẫu thử nghiệm Loại hình kế tốn SDS thực theo hai cách Đầu tiên số đại diện tiêu chí cường độ kết hợp gọi (sau gọi phương trình trạng thái giới hạn) loại Pisarenko-Lebedev, YagnaBuzhinsky, Drucker-Prager, v.v [3], dựa xác định sơ đặc điểm sức bền vật liệu thiết kế đề cập, xác định lỗi gần tĩnh điện mẫu phịng thí nghiệm điều kiện kiểu tải điển hình vật liệu - đơn trục giãn, nén cắt (lần lượt xác định giá trị σt, σc τs) Những tiêu chí tiêu chí ứng suất tổng hợp, chúng kết hợp với yếu tố trọng lượng khác hai thuật ngữ tương ứng với phá hủy vết cắt (số hạng đầu tiên) phân tách Từ quan điểm này, yếu tố hạn chế độ xác phương pháp khác biệt loại SDS thực thiết kế loại SDS mẫu thử nghiệm trước thất bại việc xác định giá trị σt, σc τs Trong ra, cần xác định sơ lượng nhiều loại tương ứng kỹ thuật thử nghiệm phòng thí nghiệm làm phức tạp việc thực phương pháp này, khơng loại trừ Cách thứ hai để tính loại SDS dựa kết thử nghiệm đặc biệt phịng thí nghiệm mẫu có loại SDS trung tâm tiêu hủy chúng trung tâm phá hủy thành phần cấu trúc đề cập Khi thực phương pháp thứ hai, Kỹ thuật kiểm tra với số ổ điện sử dụng, tạo hiệu ứng đa hướng kiểm tra mẫu, điều gây khó khăn cho việc sử dụng phương pháp theo thói quen hạn chế việc sử dụng Trong tiểu luận, xem xét tính tốn xác kỹ BM.01.03.SĐH-07b thuật tính toán thử nghiệm kết hợp yếu tố hai phương pháp này, cho phép sử dụng máy kiểm tra ổ tiêu chuẩn để đưa vào tính loại SDS thực tế phần tử kết cấu nguồn phá hủy Đồng thời, Việc tinh chỉnh tính tốn đạt thông qua việc sử dụng liệu thực nghiệm việc phá hủy mẫu phịng thí nghiệm, có trạng thái ứng suất mô vùng làm việc trạng thái ứng suất thiết kế thực Những hướng dẫn này, viết theo phong cách tờ trình gửi đến J.S.: Conf Ser., Hiển thị bố cục tốt cho báo bạn Microsoft Word Nếu bạn không muốn sử dụng mẫu Word cung cấp, vui lòng sử dụng phép đo thiết lập trang sau Giải thuật Xét phương trình trạng thái giới hạn loại Pisarenko-Lebedev [1, 3], sử dụng để đánh giá độ bền tĩnh kết cấu làm vật liệu đẳng hướng Điều kiện tương ứng mà Sự phá hủy vật liệu gần tĩnh điện xảy ra, kèm theo xuất vết nứt, có dạng ilim + (1 − ) 1lim A1− P = t Trong v cường độ ứng suất điểm xảy hỏng hóc 1lim − ( lim − 2lim ) + ( 2lim − 3lim ) + ( 3lim − 1lim ) 2 ilim 1lim 2lim 3lim -các ứng suất phát sinh nguồn này; P hệ số Smirnov-Alyaev [4, 5], đặc trưng cho hình thức SDS điểm xem xét, xác định P= 1lim + 2lim + 3lim ilim (Trong trường hợp kéo dài hai trục, giá trị P đạt giá trị P = 2, trường hợp đơn giản lực căng đơn trục P = 1, lực co đơn trục P = –1); α A số thực nghiệm đặc trưng cho độ bền vật liệu không phụ thuộc vào loại mức SDS vật liệu thành phần trung tâm phá hủy (sau gọi thông số độ bền vật liệu) tính cơng thức = t − 3 ,A= , = t c 1− s BM.01.03.SĐH-07b Như lưu ý trước đó, độ xác phương trình trạng thái giới hạn (1) số trường hợp không đủ cho thực hành kỹ thuật khác biệt loại SDS thực khả nguồn phá hủy cấu trúc loại SDS mẫu thử nghiệm trước hỏng hóc xác định đại lượng σt, σc, τs đưa vào phương trình (1) số α A, không phụ thuộc vào hệ số P mức SDS vật liệu nguồn phá hủy Trong [11-12], giá trị đại lượng Π xác định đẳng thức (3) ảnh hưởng đáng kể đến vị trí nguồn phá hủy: với gia tăng P (theo Smirnov-Alyaev - với gia tăng "độ cứng" loại SDS), giá trị giới hạn cường độ ứng suất giảm điện áp Để tinh chỉnh phương trình trạng thái giới hạn vật liệu cấu trúc theo đó, tăng độ tin cậy tính tốn cường độ nó, phương pháp tính tốn-thử nghiệm đề xuất bao gồm xác định thông số sức bền vật liệu kết cấu nghiên cứu, đưa vào phương trình (1), có tính đến loại SDS thực khu vực tải nhiều cấu trúc Trong phần này, đánh giá ngắn gọn chế biến dạng cung cấp khía cạnh quan trọng thiệt hại mỏi nhiệt độ có liên quan đến cách biến dạng xảy Superalloys cung cấp phương tiện tuyệt vời cho việc thảo luận Chúng chứa hầu hết tính quan tâm có lợi đơn giản mặt vi cấu trúc Chúng nghiên cứu rộng rãi Trong hầu hết hợp kim kỹ thuật, thực nhận xét sau: - Biến dạng nhiệt độ thấp nói chung kết tủa bị cắt kết tủa xếp sát kết dính Ở nhiệt độ cao hơn, q trình thơ biến dạng xảy ra, dẫn đến trật vòng lặp độ bền thấp - Đối với chế độ biến dạng cắt, cường độ thường tăng lên với kích thước kết tủa, vòng lặp độ bền giảm Điều quan sát thực nghiệm dự đoán mặt lý thuyết Sức mạnh tối đa xảy chuyển tiếp shearing-to-looping Một siêu hợp kim bazơ Ni sử dụng rộng rãi làm vật liệu đĩa động phản lực - Ở nhiệt độ cao tốc độ biến dạng thấp, bước giới hạn tốc độ cho biến dạng đơn điệu trình leo giống leo Nếu vật liệu đa tinh thể, trượt biên hạt dạng biến dạng bổ sung - Chế độ biến dạng thay đổi hàm nhiệt độ Ví dụ: trượt chéo từ mặt phẳng hình bát diện sang mặt phẳng lập phương xảy với gia tăng dễ dàng kết tủa γ 'trong hợp kim Ni nhiệt độ BM.01.03.SĐH-07b tăng lên Tuy nhiên, khả di chuyển trật khớp máy bay thấp (lực Peierls cao) đoạn trượt chéo đóng vai trị rào cản trật khớp lướt mặt phẳng bát diện, độ cứng γ 'tăng dần tăng nhiệt độ Trong hợp kim γ / γ ', điều dẫn đến chế độ cường độ chảy tương đối nhạy cảm với nhiệt độ - Do dễ trượt ngang cấu trúc γ 'cơ bản, nên quan sát không đối xứng ứng suất căng nén, đặc biệt đơn tinh thể, có ảnh hưởng sâu sắc đến hình thành lan truyền vết nứt, tuổi thọ vật liệu Hợp kim Ni-base Fe-Ni sử dụng đĩa động phản lực, hai lan truyền vết nứt mỏi LCF thông số thiết kế quan trọng, số thảo luận biến dạng tuần hoàn nhiệt độ thích hợp Theo chu kỳ biến dạng hợp kim bazơ Ni xem xét rộng rãi nghiên cứu khác [ANT 89] điểm bật xem xét Trong q trình mỏi thử nghiệm kiểm sốt căng thẳng, căng thẳng phản ứng theo mức biến dạng áp dụng ảnh hưởng cấu trúc vi mô Khi ủ mẫu vật trải qua mỏi kiểm soát căng thẳng, ứng suất thường tăng lên với tăng tốc độ đạp xe số chu kỳ định Tùy thuộc vào chế độ biến dạng trạng thái ứng suất bên nó, ứng suất phản ứng ổn định đạt đến căng thẳng tối đa làm mềm Ứng suất phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ thử nghiệm, tốc độ biến dạng biên độ biến dạng dẻo áp dụng, chúng biến ảnh hưởng mạnh đến cấu trúc biến dạng Về lý thuyết giải thích đơng cứng theo chu kỳ tương đối thấp biến dạng thấp thuật ngữ cắt kết tủa dải trượt đơn tương đối dải hoạt động yêu cầu phải mang căng thẳng áp đặt Ở chủng cao hơn, đông cứng trở nên rõ ràng nhiều, có nhiều dải trượt mảnh vỡ trật khớp nút giao trượt Trong trình đạp xe, nhiều dải trượt phải hình thành khoảng cách trượt bị hạn chế cuối mật độ cân dải trượt đạt Về chất, khoảng cách giao điểm dải trượt đóng vai trị loại lực cản gần giống với hạt vật liệu pha đa tinh thể BM.01.03.SĐH-07b III Quy trình thử nghiệm mỏi tổng quát Nhìn trình thử nghiệm mỏi phụ thuộc vào mục đích việc nghiên cứu, hay nói khác phụ thuộc vào mục đích thử nghiệm Nếu mục đích thử nghiệm xây dựng đường cong mỏi hoàn chỉnh với phân bố giới hạn mỏi hữu hạn, quy trình tổng quát thử nghiệm mỏi tiến hành sau: Xác định số mức ứng suất để gia tải máy Thông thường định từ tới (hoặc 5) mức ứng suất giá trị trung bình giới hạn mỏi dự đoán −1, mức cách số gia −1 = 0,1.−1 ; Trong lần thí nghiệm mẫu thử thứ nhất, người ta đặt tải trọng để ứng suất cực đại 1 mẫu vào khoảng 70% giới hạn bền Với giá trị sau số chu trình N1 mẫu bị gãy Với mẫu thí nghiệm thứ hai, người ta giảm tải trọng để có ứng suất cực đai 2 , tương ứng với nó, số chu trình làm gẫy mẫu tăng lên thành N2 Cứ tiếp tục thử nghiệm mức ứng suất lại; Mỗi mức ứng suất thể tiến hành từ đến 10 (hoặc từ đến 8) thí nghiệm cho loại mẫu Mỗi mẫu thí nghiệm cho số chu kỳ ứng suất tương ứng Ni Tìm giá trị trung bình Ntb,I, thí nghiệm ấy; Tiến hành xác định giới hạn mỏi việc tiếp tục thí nghiệm khơng 10 mẫu theo phương pháp chia đôi giá trị xung quanh giá trị ứng suất ứng với chu kỳ sở N0 Nếu tiếp tục tiến hành thí nghiệm với nhiều mẫu thử ta dựng đồ thị đường cong mỏi Voller ( − N) Như vậy, quy trình thí nghiệm giảm dần ứng suất thay đổi mẫu để xem xét ứng xử vật liệu nào; Tiến hành xây dựng đường cong xác suất phá hỏng họ đường cong mỏi ứng với xác suất phá hỏng khác 10 BM.01.03.SĐH-07b IV Quy trình thử nghiệm mỏi xoắn túy máy thử mỏi Khởi động máy - Đóng cầu giao tổng (đưa vị trí “ON”); - Xoay cầu giao nguồn thủy lực PAR-160 vị trí “ON”; - Xoay chìa khóa điện điều khiển (lắp cạnh máy thử) để bật nguồn cấp cho máy tính (đèn báo “ON” sáng); - Khởi động máy tính Sau máy tính khởi động xong, chạy phần mềm DION PRO (được cài sẵn máy tính) + Nếu phần mềm u cầu nhập password không cần nhập mà bấm chọn “OK” để sang bước + Tiếp theo phần mềm hiển thị cửa sổ lựa chọn thiết bị kết nối, để mặc định bấm chọn “online” để máy tính kết nối với máy thử mỏi điều khiển cầm tay - Vào trình đơn (menu) chọn “Cyclic program/New/Open” để mở chương trình thử nghiệm lập trình từ trước (chương trình lập trình mục 4) Cửa sổ giao diện chương trình xuất Để chắn phần mềm kết nối với máy thử mỏi, ta bấm chọn “Set up” công cụ cửa sổ chương trình Một cửa sổ hiển thị giá trị (lực, hành trình piston, …) máy thử xuất (cửa sổ “Manual mode Servo 1”) (hình 8) Kiểm tra thông số điều khiển cầm tay xem có thay đổi giống cửa sổ vừa thị phần mềm hay không Nếu giá trị thay đổi giống phần mềm kết nối với máy thử - Khởi động bơm nước quạt gió hệ thống làm mát cách bật attomat tương ứng 11 BM.01.03.SĐH-07b - Khởi động động cách bấm chọn nút “EDC-M1 I/O” công cụ phần mềm Động bắt đầu chạy nút “EDC-M1 I/O” chuyển từ màu đỏ sang màu xanh Gá kẹp mẫu vật liệu Sau động khởi động, đưa mẫu vào kẹp thủy lực để kẹp chặt Tùy theo hình dạng mẫu thử mà sử dụng nêm kẹp khác Tuy nhiên, nêm kẹp kèm theo máy chủ yếu kẹp mẫu có dạng trụ trịn dẹt Nếu mẫu có hình dạng đặc biệt khác phải làm thêm đồ gá chuyên dùng Quá trình kẹp mẫu kẹp thuận tiện với việc sử dụng điều khiển lắp cạnh máy điều khiển cầm tay Hiệu chỉnh Để ghi lại độ biến dạng dài mẫu, ta gá lên mẫu thử thiết bị đo độ dãn dài kèm theo máy - Trên cửa sổ “Manual mode Servo 1” bấm chọn “Zero” công cụ để cài đặt lại đưa thơng số (lực, hành trình piston, độ biến dạng) máy gốc Thiết lập chế độ thử nghiệm Trên cửa sổ làm việc chương trình thử nghiệm lập trình (chương trình lập trình, để thiết lập lại chế độ tải trọng thử nghiệm ta thực sau: Tại dịng “002” chương trình, bấm chọn “Load1” Xuất cửa sổ cho phép thay đổi thông số chế độ gia tải: tốc độ gia tải (“Ramp abs Speed”), mức tải trọng lớn (“Endposition”); Tại dòng “005” chương trình, bấm chọn “Load1” Xuất cửa sổ cho phép thay đổi thông số chế độ tải trọng: tần số (“Frequency”), biên độ lực (“Amplitude”) Chạy máy Sau thiết lập xong chế độ thử nghiệm, bấm nút “Start” công cụ phần mềm 12 BM.01.03.SĐH-07b Dừng máy Khi cần dừng máy lý đó, bấm nút “Stop+Standby (F4)” cơng cụ phần mềm Khi đó, muốn xem kết trình thử nghiệm, truy cập trình đơn “Result-File” cửa sổ chương trình Xuất tệp tin chứa tồn kết thử nghiệm như: ngày, giờ, lực, hành trình piston, biến dạng dài mẫu, số chu trình tương ứng thực Để tắt máy hoàn toàn, ta thực ngược lại bước khởi động máy V Một số chức giao diện chương trình Từ lưu đồ thuật tốn, ngơn ngữ lập trình Matlab tiến hành xây dựng chương trình xử lý số liệu thử nghiệm mỏi nhằm xác định đường cong mỏi đặc trưng mỏi Dưới đơn cử giới thiệu số chức giao diện chương trình Tạo liệu Sau nhập số liệu, chương trình xử lý xây dựng 19 dạng đường cong mỏi kèm theo thông số mức độ tương quan hàm lý thuyết số liệu thực nghiệm, cụ thể hệ số tương quan rNa (đối với hàm tuyến tính), sai số 0 tỷ lệ tương quan R 14 dạng hàm phi tuyến dạng hàm Weibull Stussi Tiếp theo tiến hành lưu tập số liệu với tên gọi xác định 13 BM.01.03.SĐH-07b Hiển thị kết Với số liệu nhập, chương trình cho phép hiển thị đồ thị đường cong mỏi với việc thể đường biên tin cậy Ví dụ minh họa thể hình 2, 3 Đánh giá mức độ tương quan Giao diện đánh giá mức độ tương quan hàm Weibull Stussi thể hình 4a hàm phi tuyến thể hình 4b 14 BM.01.03.SĐH-07b Mở tệp liệu có - Mở tệp liệu có để xem in đồ thị đường cong mỏi; - Mở nhiều tệp liệu có thị nhiều đồ thị đường cong mỏi đồng thời Kế thừa số liệu thử nghiệm tiến hành trước loại vật liệu thép SC42, thép 12Mn, thép 55, thép C22, thép C35 thép C55 [5], Chương trình xây dựng 19 dạng đường cong mỏi Khi sử dụng chức mở đồng thời nhiều tập số liệu hiển thị nhiều đồ thị, ta nhận kết thể hình 5,6 15 BM.01.03.SĐH-07b Lựa chọn dạng đường cong mỏi Như nói, sau nhập số liệu thử nghiệm mỏi loại vật liệu cụ thể đó, chương trình xử lý xây dựng 19 dạng đường cong mỏi Bước cần lựa chọn đường cong mỏi phù hợp để sử dụng cho tính tốn sau Tiêu chí lựa chọn sau: Xét mặt toán học túy, đường cong mỏi lý thuyết phải có dạng phù hợp với số liệu thực nghiệm Điều đánh giá thông qua hệ số tương quan rNa (đối với hàm tuyến tính), sai số 0 tỷ lệ tương quan R hàm phi tuyến, hàm Weibull Stussi Cần lựa chọn hàm có hệ số tương quan tỷ lệ tương quan lớn tốt Xét chất vật lý, biên độ ứng suất số chu trình phá hủy mỏi phải có tương quan nghịch biến đường cong mỏi phải có dạng đơn điệu khơng tăng, hay nói khác phải hàm tương quan đơn trị Khi số chu trình ứng ứng suất tăng biên độ ứng suất phải có xu hướng tiệm cận với giá trị biên độ ứng suất tới hạn Với số liệu có tính chất minh họa nêu, thấy số 19 đường cong mỏi xây dựng, có số dạng đường cong mỏi phi tuyến, chẳng hạn: Đường cong mỏi dạng a = aN2 + bN + c a = 20,4659 N2 - 98,7734 N + 279,7083 với tỷ lệ tương quan R = 0,91521 (hình 7), đường cong mỏi dạng a = a exp(bN + cN2) a = 282,428 exp (- 0,42379 N + 0,085636 N2) với tỷ lệ tương quan R = 0,92925 (hình 8) Các đường cong mỏi dạng đạt yêu cầu sai số 0 theo tiêu chuẩn Puzankov [4,9] có tỷ lệ tương quan cao ( R > 0,90) Tuy nhiên, có ý nghĩa mặt tốn học, mà khơng có ý nghĩa mặt chất vật lý, biên độ ứng suất khơng thể tăng lên chu trình phá hủy mỏi tăng lên, hay nói khác, đường cong mỏi khơng đơn trị, khơng thỏa mãn tiêu chí nêu trên, khơng thể sử dụng đường cong mỏi 16 BM.01.03.SĐH-07b Từ phân tích đây, với số liệu cho vật liệu thép SC42, số 19 dạng đường cong mỏi xây dựng, lựa chọn dạng phương trình, có dạng đường cong mỏi phi tuyến (bảng 2a) có dạng đường cong mỏi Weibull Stussi (bảng 2b) Các dạng đường cong mỏi sử dụng tính tốn mỏi tùy theo mục đích yêu cầu toán đặt 17 BM.01.03.SĐH-07b 18 BM.01.03.SĐH-07b 19 BM.01.03.SĐH-07b TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Khôi, Tuổi thọ mỏi kết cấu thép biển, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1997 [2] Phan Văn Khôi, Cơ sở đánh giá độ tin cậy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 [3] Ngô Văn Quyết, Cơ sở lý thuyết mỏi, NXB Giáo dục, Hà Nội 1999 [4] Đỗ Đức Tuấn, Độ tin cậy tuổi bền máy, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 2013 [5] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy – Tập 1, NXB Giáo dục [6] Nguyễn Đức Toàn, Đỗ Đức Tuấn, Xây dựng chương trình xử lý số liệu thử nghiệm xác định đường cong mỏi vật liệu kim loại, Tạp chí khoa học Giao thơng vận tải,2020 [7] Nguyễn Đức Tồn, Đỗ Đức Tuấn, Thiết lập quy trình chương trình thử nghiệm mỏi kéo túy vật liệu kim loại máy thưt nhiệm mỏi LFV 500 – HH, Tạp chí khoa học Giao thơng vận tải 2020 20