väsymisominaisuudet

Väsymisominaisuudet kuvaavat materiaalin kykyä kestää toistuvaa tai vaihtelevaa kuormitusta ilman ennenaikaista murtumista. Toistuvan rasituksen alaisena mikro- ja makrovauriot voivat kehittyä ja kasvaa, jolloin murtuma syntyy pitkäaikaisen altistuksen jälkeen, vaikka staattinen jännitys olisi alhaisempi kuin sen murtoraja.

Väsymys voidaan kuvata useilla käsitteillä: väsymyslujuus ja endurance-limiitti, S-N-käyrä (jännitys amplitudi vs. syklien määrä) sekä halkeaman aloittamisen ja kasvun roolit. Endurance-limiitti esiintyy joillakin teräksillä, mikä tarkoittaa, että tietyllä jännitystasolla ei tapahdu murtumaa riittävän monilla sykleillä. Monien ei-rautamateriaalien kohdalla ei ole todellista lopullista rajaa, ja väsymyskestävyys laskee asteittain syklien määrän kasvaessa.

Vaikutus tekijät ovat geometria (reiät, urat, pinnan epämuotoisuudet), pinnanlaatu, jäämättömyys ja jäännösjännitykset sekä ympäristöolosuhteet kuten lämpötila, kosteus ja korroosio (korroosio-väsymys). Myös materiaalin mikrorakenne, karkaisu tai pinnankäsittely vaikuttavat väsymyskestävyyteen. Kuormituksen nopeus ja laatu sekä kuormitusvaihtelun luonne ovat keskeisiä käytännön tekijöitä.

Testaus ja mallit: väsymystestausta suoritetaan erilaisilla kokeilla, kuten aksiaalisella, pyörivällä taivutuksella sekä torsionaalisella testillä. S-N-käyrät sekä Parisin laki ovat yleisiä malleja halkeaman etenemisen kuvaamiseen. Halkeaman aloittumisen herkkyyttä käsitellään usein reikävaikutuksena (notch sensitivity).

Käytännön merkitys: väsymisominaisuudet ohjaavat suunnittelua ja kunnossapitoa. Pintakäsittely, geometrinen optimointi ja säännöllinen tarkkailu ovat keskeisiä toimenpiteitä väsymyksen ehkäisemiseksi.