Anyagfáradás

Az anyagfáradás a ciklikus terhelés hatására fellépő progresszív, lokális szerkezeti károsodás jelensége. Ennek eredményeként repedések alakulhatnak ki és nőhetnek, és a törés gyakran a statikus szilárdság alatti terhelés mellett következik be.

A folyamat általában két szakaszra bontható: repedéskezdeményezés és repedésnövekedés. A kezdeti repedés gyakran a feszültségkoncentrációk közelében alakul ki (éles sarkok, felületi hibák, maradványfeszültségek). A repedés növekedése ciklusonként halad, majd végső, gyors törés következik be.

Két fő fáradási üzemmódot különböztetünk meg: a magas ciklusszámú fáradást kis terhelés amplitúdóval (főként rugalmas viselkedés), és az alacsony ciklusszámú fáradást jelentős plasztikus deformációval. A magas ciklusokra jellemző S-N görbe írja le, hogyan változik a terhelés amplitúdója a ciklusok számával. A repedésnövekedést gyakran a Paris-törvény írja le: da/dN = C (ΔK)^m, ahol ΔK a terhelésintenzitás-faktor tartománya.

Faktoriális befolyásoló tényezők közé tartozik a terhelés amplitúdója és az átlagterhelés (a fáradási életre ható összefüggés Goodman- vagy Gerber-modell), a feszültségkoncentrációk, a felületminőség és geometria, a hibák mérete és eloszlása, a mikrostruktúra, a hőmérséklet, a környezeti hatások (korrózió), a maradványfeszültségek és a terhelési spektrum.

Fáradási vizsgálatokat végeznek axiális, hajlításos és forgó terhelésű tesztekkel az S-N adatok és repedésnövekedés megismerése érdekében. Repedések kimutatására penetráns vizsgálatot és Eddy‑current módszereket is alkalmazhatnak. Megelőzés érdekében éles sarkok kerülése, felületminőség javítása, felületkezelések (például shot peening), korrózióvédelem és megfelelő méretezés fontos szerepet játszik a fáradási élettartam növelésében.