GOST 25.502-79

GOST 25.502−79 Calculs et essais de résistance en génie mécanique. Méthodes d'essais mécaniques des métaux. Méthodes d'essai de fatigue (avec amendement n° 1)

GOST 25.502−79

Groupe B09

NORME INTER-ÉTATS

Calculs et essais de résistance en génie mécanique

MÉTHODES D'ESSAI MÉCANIQUE DES MÉTAUX

Méthodes d'essai de fatigue

Analyse et test de résistance dans la construction de machines. Méthodes d'essais mécaniques des métaux. Méthodes d'essais de fatigue

MK 77.040.10
OKP 00 2500

Date de lancement 1981-01-01

Par décret du Comité d'État de l'URSS pour les normes du 30 novembre 1979 N 4146, la date d'introduction a été fixée au 01.01.81

La période de validité a été levée conformément au protocole N 2-92 du Conseil inter-États pour la normalisation, la métrologie et la certification (IUS 2-93)

AU LIEU DE GOST 23026–78 et GOST 2860–65 en termes de clauses 6.1 et 6.2

ÉDITION avec amendement n° 1, approuvée en décembre 1985 (IUS 3-86).


Cette norme établit des méthodes d'essai d'échantillons de métaux et d'alliages pour la fatigue :

en traction - compression, flexion et torsion;

avec des cycles de contraintes ou de déformations symétriques et asymétriques qui évoluent selon une loi périodique simple à paramètres constants ;

en présence et en l'absence de concentration de stress ;

à des températures normales, élevées et basses ;

en présence ou en l'absence d'un environnement agressif ;

dans les régions élastiques et élastoplastiques à haut et bas cycle.

Les termes, définitions et désignations utilisés dans la norme sont conformes à GOST 23207–78 .

La norme a été élaborée en tenant compte de la recommandation de l'ISO R 373 et de la recommandation du CMEA PC 36-63.

La norme n'établit pas de méthodes d'essai spéciales pour les échantillons utilisés pour tester la résistance des structures à forte contrainte.

Les sections 2 à 4 de la norme et de l'annexe peuvent être utilisées pour les essais de fatigue des machines et des éléments structurels.

1. MÉTHODES D'ÉCHANTILLONNAGE

1.1. Les essais de fatigue des métaux sont effectués sur des éprouvettes lisses de section ronde de types I (Fig. 1, Tableau 1) et II (Fig. 2, Tableau 2), ainsi que sur des sections rectangulaires de types III (Fig. 3, Tableau 3 ) et IV (Dessin 4, Tableau 4).

Merde.1. Partie travaillante de l'échantillon de type I

Partie travaillante de l'échantillon de type I

Merde.1

Tableau 1

millimètre

Merde.2. Partie travaillante de l'échantillon de type II

Partie travaillante de l'échantillon de type II

Merde.2

Tableau 2

millimètre

Merde.3. Partie travaillante du type d'échantillon III

Partie travaillante du type d'échantillon III

Merde.3

Tableau 3

millimètre

Merde.4. Partie travaillante du type d'échantillon IV

Partie travaillante du type d'échantillon IV

Merde.4

Tableau 4

millimètre

1.2. La sensibilité du métal à la concentration de contraintes et l'influence des dimensions absolues sont déterminées sur des échantillons de types :

V - avec une contre-dépouille annulaire en forme de V (Fig. 5, Tableau 5−8);

Merde.5. Partie travaillante du type d'échantillon V

Partie travaillante du type d'échantillon V

Merde.5

Tableau 5

Tableau 6

Tableau 7

Tableau 8

VI - avec des coupes latérales symétriques d'un profil en forme de V (Fig. 6, Tableau 9);

Merde.6. Partie travaillante du type d'échantillon VI

Partie travaillante du type d'échantillon VI

Merde.6

Tableau 9

VII - avec un trou rond transversal central (Fig. 7, Tableau 10);

Merde.7. Partie travaillante du type d'échantillon VII

Partie travaillante du type d'échantillon VII

Merde.7

Tableau 10

VIII - avec une contre-dépouille annulaire d'un profil circulaire (Fig. 8, Tableau 11);

Merde.8. Partie travaillante du type d'échantillon VIII

Partie travaillante du type d'échantillon VIII

Merde.8

Tableau 11

IX - avec deux trous disposés symétriquement (Fig. 9, Tableau 12);

Merde.9. Partie travaillante du type d'échantillon IX

Partie travaillante du type d'échantillon IX

Merde.9

Tableau 12

X - avec des coupes latérales symétriques d'un profil en forme de V (Fig. 10, Tableau 13).

Merde.10. Partie travaillante du type d'échantillon X

Partie travaillante du type d'échantillon X

Merde.10

Tableau 13

Les dimensions des éprouvettes sont choisies de manière à ce que le paramètre de similitude de rupture par fatigue varié dans la plage la plus large possible pour une plage donnée de changements de diamètre ( - le périmètre de la section de travail de l'échantillon ou sa partie adjacente à la zone de surtension ; est le gradient relatif de la première contrainte principale).

En flexion avec rotation, torsion et traction-compression d'éprouvettes de types I, II, V, VIII ;

lors de la flexion dans un plan d'échantillons de types III, IV, VI, ainsi qu'en traction-compression d'échantillons de type VI ;

en traction-compression d'échantillons de types III, IV, VII, IX, X .

1.3. Pour l'essai de fatigue oligocyclique, des éprouvettes de types II et IV sont utilisées s'il n'y a pas de risque de flambage.

Des échantillons des types I et III peuvent être utilisés.

1.4. La partie travaillante des échantillons doit être réalisée avec une précision non inférieure à la 7e année de GOST 25347−82.

1.5. Le paramètre de rugosité de surface de la partie travaillante des échantillons devrait être de 0,32 à 0,16 microns selon GOST 2789-73 .

La surface ne doit pas présenter de traces de corrosion, de tartre, de croûtes de fonderie et de couleurs de teinte , etc. , si cela n'est pas prévu par les objectifs de l'étude.

1.6. La distance entre les mors de la machine d'essai est choisie de manière à exclure le flambage de l'échantillon et l'influence des efforts dans les mors sur la tension dans sa partie travaillante.

1.7. Le découpage, le marquage et la fabrication d'échantillons ne doivent pas affecter de manière significative les propriétés de fatigue du matériau de départ. Le chauffage de l'échantillon lors de la fabrication ne doit pas provoquer de modifications structurelles et de transformations physico-chimiques du métal ; les tolérances de traitement, les paramètres de mode et la séquence de traitement doivent minimiser l'écrouissage et exclure la surchauffe locale des échantillons pendant le meulage, ainsi que les fissures et autres défauts. Le retrait de la dernière puce de la partie travaillante et des têtes des échantillons est effectué à partir d'une installation de l'échantillon; les bavures sur les faces latérales des échantillons et les bords des encoches doivent être éliminées. Les flans sont découpés à des endroits avec une certaine orientation par rapport à la macrostructure et à l'état de contrainte des produits.

1.8. Dans la série d'essais prévue, la technologie de fabrication des échantillons à partir du même type de métaux doit être la même.

1.9. La mesure des dimensions de la partie travaillante des échantillons fabriqués avant les essais ne doit pas endommager sa surface.

1.10. La partie travaillante de l'échantillon est mesurée avec une erreur ne dépassant pas 0,01 mm.

2. ÉQUIPEMENT

2.1. Les machines d'essai de fatigue doivent assurer le chargement des échantillons selon un ou plusieurs schémas illustrés à la Fig. 11-16. Les machines d'essai de fatigue qui fournissent également des essais de traction statiques doivent être conformes aux exigences de GOST 1497–84 .

Merde.11. Flexion pure lors de la rotation d'échantillons de types I, II, V, VIII

Flexion pure lors de la rotation d'échantillons de types I, II, V, VIII

Merde 11

Merde.12. Flexion transversale lors de la rotation d'éprouvettes de types I, II, V, VIII sous chargement en porte-à-faux

Flexion transversale lors de la rotation d'éprouvettes de types I, II, V, VIII sous chargement en porte-à-faux

Diable 12

Merde.13. Flexion pure dans un plan d'échantillons de types I-VIII

Flexion pure dans un plan d'échantillons de types I-VIII

Merde.13

Merde.14. Flexion transversale dans un plan d'échantillons de types I-VIII sous chargement en porte-à-faux

Flexion transversale dans un plan d'échantillons de types I-VIII sous chargement en porte-à-faux

Diable 14

Merde.15. Tension-compression variable répétée d'échantillons de types I-X

Tension-compression variable répétée d'échantillons de types I-X

Merde.15

Merde.16. Torsion variable répétée d'échantillons de types I, II, V, VIII

Torsion variable répétée d'échantillons de types I, II, V, VIII

Diable 16

2.2. L'erreur de chargement totale lors des tests d'échantillons dépend du type de machines et de la fréquence de chargement et ne doit pas dépasser entre 0,2 et 1,0 de chaque plage de chargement en pourcentage de la valeur mesurée :

±2% - à 0,5 Hz ;

±3% - à 0,5 50Hz;

±5 % - à 50 Hz.

Lorsqu'elle est testée sur des machines à hydropulsation et à résonance sans mesure de force tensométrique dans la plage de 0 à 0,2 de chaque plage de charge, l'erreur de mesure de charge ne doit pas dépasser ± 5 % des contraintes spécifiées.

2.3. L'erreur de mesure, de maintien et d'enregistrement des déformations lors des essais à faible cycle ne doit pas dépasser ± 3 % de la valeur mesurée dans la plage de 0,2 à 1,0 de chaque plage de charge.

2.4. L'erreur absolue de mesure, de maintien et d'enregistrement des charges et des déformations dans l'intervalle 0-0,2 de chaque plage ne doit pas dépasser les erreurs absolues au début de cette plage de chargement.

2.5. Les charges (pour les charges souples) ou les déformations (pour les charges dures) doivent correspondre à 0,2-0,8 de la plage de mesure appliquée.

2.6. Lors des essais de tension ou de compression à faible cycle et de tension-compression, les déformations de flexion supplémentaires de l'échantillon dues au désalignement de la charge ne doivent pas dépasser 5 % des déformations de traction ou de compression.

2.7. Lors des essais de fatigue oligocyclique, une mesure continue, ainsi qu'un enregistrement continu ou périodique du processus de déformation de la partie travaillante de l'échantillon, doivent être assurés.

2.8. Il est permis d'étalonner l'équipement d'essai dans des conditions statiques (y compris le désalignement de la charge) avec l'évaluation de la composante dynamique de l'erreur par calcul ou méthodes indirectes.

3. TEST

3.1. Lors du test d'échantillons, un chargement doux et dur est autorisé.

3.2. Dans la série d'essais prévue, tous les échantillons sont chargés de la même manière et testés sur le même type de machines.

3.3. Les échantillons sont testés en continu jusqu'à la formation d'une fissure d'une taille donnée, sa destruction complète, ou jusqu'au nombre de cycles de base.

Les pauses dans les tests sont autorisées, compte tenu des conditions de leur déroulement et de l'évaluation obligatoire de l'impact des pauses sur les résultats des tests.

(Édition révisée, Rev. No. 1).

3.4. Lors du test des échantillons, la stabilité des charges données (déformations) est contrôlée.

3.5. Le test d'une série d'échantillons identiques avec des cycles asymétriques est effectué :

soit aux mêmes contraintes moyennes (déformations) du cycle pour tous les échantillons ;

ou au même coefficient d'asymétrie de cycle pour tous les échantillons.

3.6. Pour tracer la courbe de répartition de la durabilité et estimer la valeur moyenne et l'écart type du logarithme de durabilité à un niveau de contrainte donné, une série d'au moins 10 échantillons identiques est testée jusqu'à destruction complète ou formation de macrofissures.

3.7. Essais de fatigue polycyclique

3.7.1. Les principaux critères de rupture pour la détermination des limites d'endurance et la construction des courbes de fatigue sont la destruction complète ou l'apparition de macrofissures d'une taille donnée.

3.7.2. Pour tracer la courbe de fatigue et déterminer la limite d'endurance correspondant à une probabilité de rupture de 50 %, au moins 15 éprouvettes identiques sont testées.

Dans la plage de contraintes de 0,95 à 1,05 à partir de la limite d'endurance correspondant à la probabilité de défaillance de 50 %, au moins trois échantillons doivent être testés, tandis qu'au moins la moitié d'entre eux ne doivent pas échouer à la base de test.

3.7.3. La base de test pour la détermination des limites d'endurance est acceptée :

10 10 cycles - pour les métaux et alliages qui ont une section presque horizontale sur la courbe de fatigue ;

100 10 cycles - pour les alliages légers et autres métaux et alliages, dont les ordonnées des courbes de fatigue diminuent continuellement sur toute la longueur avec une augmentation du nombre de cycles.

Pour les tests comparatifs, la base pour déterminer les limites d'endurance, respectivement, est prise 3 10 et 10 10 cycles.

3.7.4. Pour construire une famille de courbes de fatigue en termes de probabilité de rupture, construire une courbe de distribution de la limite de fatigue, estimer la valeur moyenne et l'écart type de la limite de fatigue, une série d'au moins 10 échantillons identiques est testée à chacun des 4 –6 niveaux de stress.

3.7.5. De 10 à 300 Hz, la fréquence des cycles n'est pas régulée si les tests sont effectués dans des conditions atmosphériques normales (selon GOST 15150–69 ) et si la température de la partie travaillante de l'échantillon lors des tests n'est pas supérieure à 50 ° C

Pour les éprouvettes d'alliages fusibles et autres qui présentent des changements de propriétés mécaniques jusqu'à une température de 50 °C, la température d'essai admissible est fixée séparément.

Dans tous les cas, la fréquence des cycles doit être indiquée lors du rapport des résultats d'essai.

Il est recommandé d'effectuer des essais comparatifs à la même fréquence de chargement.

3.8. Essais de fatigue oligocyclique (avec durabilité jusqu'à 5 10 cycles*).
________________
* Nombre de cycles 5 10 est une limite conditionnelle de la fatigue oligocyclique et hypercyclique. Cette valeur pour les aciers ductiles et les alliages caractérise le nombre moyen de cycles pour la zone de transition de la déformation élastique-plastique à la déformation cyclique élastique. Pour les alliages très ductiles, la zone de transition se déplace vers la plus grande durabilité, pour les alliages fragiles, vers les plus faibles.

3.8.1. Le principal type de chargement lors des essais est la traction-compression.

3.8.2. Le niveau supérieur des fréquences d'essai est limité aux valeurs qui excluent l'auto-échauffement de l'échantillon au-dessus de 50 °C pour les alliages légers et au-dessus de 100 °C pour les aciers.

Dans tous les cas, la fréquence des cycles doit être indiquée lors du rapport des résultats d'essai.

Il est recommandé d'effectuer des essais comparatifs à la même fréquence de chargement.

Pour enregistrer les diagrammes de déformation, il est permis pendant l'essai de passer à des fréquences plus basses correspondant à la résolution et à la précision requises des instruments de mesure et d'enregistrement des contraintes et déformations cycliques.

3.8.3. Pour les essais de traction-compression des éprouvettes des types II et IV, les déformations doivent être mesurées dans le sens longitudinal.

Lors du test d'échantillons de types I et III, il est permis de mesurer les déformations dans le sens transversal.

Noter. Pour une conversion approximative de la déformation transversale en déformation longitudinale, la formule est utilisée

,

où est la composante élastique de la déformation transversale ;

est la composante plastique de la déformation transversale.

3.9. Tests à hautes et basses températures

3.9.1. Les essais à hautes et basses températures sont réalisés avec les mêmes types de déformations et les mêmes échantillons qu'à température normale.

3.9.2. Il est recommandé d'effectuer les essais à des températures (en °C) multiples de 50, sauf si les conditions d'essai nécessitent une température intermédiaire.

3.9.3. La température d'essai des échantillons est contrôlée en fonction des données d'étalonnage dynamique de la différence de température entre l'échantillon et l'espace du four. L'étalonnage de la température est effectué en tenant compte de l'influence de la durée de l'essai. Lors de l'étalonnage, des thermocouples sont fixés sur l'échantillon.

3.9.4. Les thermocouples sont vérifiés avant et après le test selon GOST 8 .338-2002. Lorsqu'il est testé sur des bases de plus de 10 cycles, en plus, vérification intermédiaire des thermocouples.

3.9.5. La répartition inégale de la température sur la longueur de la partie travaillante lors de l'essai d'échantillons lisses des types II et IV ne doit pas dépasser 1% par 10 mm de la température d'essai spécifiée. Lors du test d'échantillons lisses de types I, III et d'échantillons avec concentrateurs de contraintes, la non-uniformité de la distribution de température est régulée à une distance de ± 5 mm de la section minimale de l'échantillon. L'écart par rapport à la température réglée ne doit pas dépasser 2 %.

3.9.6. Pendant le test, les écarts de température admissibles sur la partie active de l'échantillon en ° C ne doivent pas dépasser:

3.9.7. Le chargement des échantillons est effectué après le régime thermique d'équilibre du système "échantillon-four" lorsque la température spécifiée de l'échantillon est atteinte.

3.9.8. La base de test est acceptée conformément à la clause 3.7.3 de la présente norme.

3.9.9. Pour la comparabilité des résultats, les essais d'une même série d'échantillons sont effectués à la même fréquence et sur la même base, si le but des essais n'est pas d'étudier l'effet de la fréquence de chargement. Les rapports de test indiquent non seulement le nombre de cycles réussis, mais également le temps total de test de chaque échantillon.

3.10. Essais dans des environnements agressifs

3.10.1. Les essais en milieu agressif sont réalisés avec les mêmes types de déformations et sur les mêmes échantillons qu'en l'absence de milieu agressif. Le test simultané d'un groupe d'échantillons est autorisé avec enregistrement du moment de destruction de chacun.

3.10.2. L'échantillon doit être en permanence dans un environnement gazeux ou liquide agressif.

3.10.3. Lors d'un test dans un environnement agressif, la stabilité des paramètres de l'environnement agressif et son interaction avec la surface de l'échantillon doivent être assurées. Les exigences relatives à la fréquence de surveillance de la composition d'un environnement agressif sont déterminées par la composition de l'environnement et les objectifs de l'étude.

3.10.4. Pour la comparabilité des résultats, les essais d'une même série d'échantillons sont effectués à la même fréquence et sur la même base, si le but des essais n'est pas d'étudier l'effet de la fréquence de chargement.

3.9-3.9.9, 3.10-3.10.4. (Introduit en plus, Rev. N 1).

4. TRAITEMENT DES RÉSULTATS

4.1. Selon les résultats des tests de fatigue, les opérations suivantes sont effectuées :

construire une courbe de fatigue et déterminer la limite d'endurance correspondant à une probabilité de rupture de 50% ;

construction de diagrammes de contraintes limites et d'amplitudes limites ;

construction d'une courbe de fatigue dans une région à bas cycle ;

construction de diagrammes de déformation élasto-plastique et détermination de leurs paramètres ;

construction de courbes de fatigue par le paramètre de la probabilité de rupture ;

détermination de la limite d'endurance pour un niveau donné de probabilité de rupture ;

détermination de la valeur moyenne et de l'écart type du logarithme de durabilité à un niveau de contrainte ou de déformation donné ;

détermination de la valeur moyenne et de l'écart type de la limite d'endurance.

Ces caractéristiques de résistance à la fatigue des métaux sont déterminées pour différents stades de développement de macrofissures et (ou) de destruction complète.

4.2. Traitement des résultats des essais de fatigue hypercyclique

4.2.1. Les données initiales et les résultats de chaque test de l'échantillon sont enregistrés dans le rapport de test (annexes 1 et 2), et les résultats des tests d'une série d'échantillons identiques - dans le rapport de test récapitulatif (annexes 3 et 4).

4.2.2. Les courbes de fatigue sont construites en coordonnées semi-logarithmiques ( ; ou ; ) ou des coordonnées logarithmiques doubles ( ; ou ;

).

4.2.3. Les courbes de fatigue pour les cycles asymétriques sont construites pour une série d'éprouvettes identiques testées aux mêmes contraintes moyennes ou aux mêmes coefficients d'asymétrie.

4.2.4. Les courbes de fatigue basées sur les résultats d'essais d'un volume limité d'échantillons (clause 3.7.2) sont construites par interpolation graphique des résultats expérimentaux ou par la méthode des moindres carrés.

4.2.5. Pour tracer les courbes de distribution des limites de durabilité et d'endurance, estimer les valeurs moyennes et les écarts-types, ainsi que construire une famille de courbes de fatigue en fonction du paramètre de probabilité de rupture, les résultats des essais font l'objet d'un traitement statistique (Annexes 5−7 ).

4.2.6. Des diagrammes de contraintes ultimes et d'amplitudes ultimes sont construits à l'aide d'une famille de courbes de fatigue obtenues à partir des résultats d'essais d'au moins trois ou quatre séries d'échantillons identiques à différentes contraintes moyennes ou facteurs d'asymétrie du cycle de contrainte pour chaque série.

4.3. Traitement des résultats d'essais de fatigue oligocyclique

4.3.1. Les résultats sont traités comme indiqué dans la clause 4.2.4.

4.3.2. Les données initiales et les résultats d'analyse de chaque échantillon sont consignés dans le rapport d'analyse, et les résultats d'analyse d'une série d'échantillons identiques sont consignés dans le rapport d'analyse sommaire (annexes 8 et 9).

4.3.3. Sur la base des résultats des essais sur éprouvettes sous chargement rigide, les courbes de fatigue sont tracées en coordonnées logarithmiques doubles (Fig. 17) :

pleine amplitude de déformation est le nombre de cycles avant la formation de fissures ou jusqu'à la destruction ;

amplitude de déformation plastique - nombre de cycles correspondant à la moitié du nombre de cycles avant la formation de fissures ou jusqu'à la destruction .

Remarques:

1. Amplitude de déformation plastique est défini comme la moitié de la largeur de la boucle d'hystérésis élastoplastique ou comme la différence entre l'amplitude de déformation complète spécifiée et l'amplitude de déformation élastique déterminée à partir de la charge mesurée, de la contrainte correspondante et du module d'élasticité du matériau.

2. Amplitude de déformation plastique au nombre de cycles correspondant à la moitié du nombre de cycles, avant la formation d'une fissure ou avant la destruction est déterminé par interpolation des valeurs d'amplitude à des nombres de cycles présélectionnés proches de ceux attendus.

Merde.17. Courbes de fatigue sous sollicitations sévères

Courbes de fatigue sous sollicitations sévères

Merde.17

4.3.4. D'après les résultats des tests sous chargement souple, ils construisent :

courbe de fatigue en coordonnées semilog ou double logarithmique : amplitude de contrainte est le nombre de cycles avant la formation de fissures ou jusqu'à la destruction (Fig.18);

dépendance de l'amplitude des déformations plastiques (moitié de la largeur de la boucle d'hystérésis) sur le nombre de demi-cycles de chargement par le paramètre d'amplitude de contrainte au coefficient d'asymétrie du cycle de contrainte sélectionné (Fig. 19).

Merde.18. Courbe de fatigue sous charge légère

Courbe de fatigue sous charge légère

Merde.18

Merde.19. Dépendance de l'amplitude des déformations plastiques au nombre de demi-cycles de chargement

Dépendance de l'amplitude des déformations plastiques au nombre de demi-cycles de chargement

Merde.19

a - pour un matériau adoucissant cycliquement, b - pour un matériau stabilisant cycliquement; c - pour les matériaux à durcissement cyclique

ANNEXE 1 (recommandé). EXEMPLE DE PROTOCOLE DE TEST

ANNEXE 1
Recommandé

PROTOCOLE
prélèvement d'échantillons (annexe au protocole récapitulatif N _______)

ANNEXE 2 (recommandé). EXEMPLE DE PROTOCOLE DE TEST

ANNEXE 2
Recommandé

PROTOCOLE N ________
prélèvement d'échantillons (annexe au protocole récapitulatif N _____)

ANNEXE 3 (recommandé). PROTOCOLE CONSOLIDÉ

ANNEXE 3
Recommandé

PROTOCOLE CONSOLIDÉ N _______

ANNEXE 4 (recommandé). PROTOCOLE CONSOLIDÉ

ANNEXE 4
Recommandé

PROTOCOLE CONSOLIDÉ N ________

ANNEXE 5 (recommandé). COURBE DE DISTRIBUTION DE DURABILITÉ ET ESTIMATION DE LA MOYENNE ET DE L'ÉCART-TYPE DU LOG DE DURABILITÉ

ANNEXE 5
Recommandé

CONSTRUCTION D'UNE COURBE DE DISTRIBUTION DE DURABILITÉ ET ÉVALUATION DE LA VALEUR MOYENNE ET DE L'ÉCART RMS DU LOGARITH DE DURABILITÉ

Les résultats des tests d'une série de des échantillons à un niveau de tension constant sont placés dans une série de variations par ordre de durabilité croissante

.

Des rangées similaires pour des échantillons d'alliage d'aluminium de qualité B95, testés en flexion en porte-à-faux avec rotation jusqu'à rupture complète à six niveaux de contrainte à titre d'exemple, sont présentées dans le tableau 1.

Courbes de distribution de durabilité ( ) sont construits sur un papier de probabilité correspondant à une loi de distribution log-normale ou autre. L'axe des abscisses trace les valeurs de durabilité des échantillons , et le long de l'axe des ordonnées - les valeurs de la probabilité de destruction des échantillons (fréquences cumulées), calculées par la formule

,

où - numéro d'échantillon dans la série de variation ;

— nombre d'échantillons testés.

Si tous les échantillons de la série n'ont pas échoué au niveau de contrainte considéré, seule la partie inférieure de la courbe de distribution est construite jusqu'à la durabilité de base.

Le dessin sur papier de probabilité logarithmiquement normal montre une famille de courbes de distribution , construit selon le tableau 1.

Tableau 1

Série variationnelle du nombre de cycles avant la destruction d'éprouvettes d'un alliage de nuance V95

______________
* Les échantillons ne sont pas détruits.

Courbes de distribution de durabilité pour les éprouvettes en alliage de grade B95

une - =

33 kgf/mm (330 MPa); 2 - = 28,5 kgf/mm (285 MPa);
3 - = 25,4 kgf/mm (254 MPa); quatre - = 22,8 kgf/mm (228 MPa);
5 - = 21 kgf/mm (210 MPa); 6 - = 19 kgf/mm (190 MPa)

Estimation de la moyenne et écart-type le logarithme de durabilité est effectué pour les niveaux de contrainte auxquels tous les échantillons de la série ont échoué. Moyenne de l'échantillon et l'écart-type de l'échantillon du logarithme de la durabilité des échantillons ( ) est calculé par les formules :

;

.

Le tableau 2 donne un exemple de calcul et pour éprouvettes de nuance d'alliage B95, testées sous contrainte = 28,5 kgf/mm (285 MPa) (voir Tableau 1).

Tableau 2

= 102,59.

= 10524,75.

= 526,70.

= 5,13.

.*

_______________
* La formule correspond à l'original. — Note du fabricant de la base de données.

Le volume d'une série d'échantillons calculé selon la formule

ou

,

où est le coefficient de variation de la quantité ;

et — erreurs relatives marginales pour le niveau de confiance lors de l'estimation de la valeur moyenne et de l'écart type de la grandeur respectivement;

est la probabilité d'une erreur de première espèce ;

est le quantile de la distribution normalisée, la probabilité correspondante (les valeurs des quantiles les plus couramment utilisés sont données dans le tableau 3).

Les valeurs d'erreur sont choisies dans = 0,02−0,10 et = 0,1−0,5, probabilité d'erreur de type I prendre 0,05−0,1.

Tableau 3

ANNEXE 6 (recommandé). CONSTRUCTION D'UNE FAMILLE DE COURBES DE FATIGUE PAR LE PARAMETRE DE PROBABILITE DE DEFAILLANCE

ANNEXE 6
Recommandé

Pour construire une famille de courbes de fatigue, il est conseillé de réaliser des essais à quatre à six niveaux de contraintes.

Le niveau minimum doit être choisi de manière à ce qu'environ 5 % à 15 % des spécimens testés à ce niveau de tension échouent avant le nombre de cycles de base. Au niveau de contrainte suivant (par ordre croissant), 40 % à 60 % des échantillons devraient échouer.

Le niveau de contrainte maximal est choisi en tenant compte de l'exigence de longueur de la branche gauche de la courbe de fatigue ( 5 10 cycles). Les niveaux restants sont répartis uniformément entre les niveaux de contrainte maximum et minimum.

Les résultats des tests pour chaque niveau de tension sont placés dans des séries de variation, sur la base desquelles une famille de courbes de distribution de durabilité est construite en coordonnées (Annexe 7).

Les valeurs de la probabilité de défaillance sont fixées et, sur la base des courbes de distribution de durée de vie, une famille de courbes de fatigue d'égale probabilité est construite.

Le dessin montre les courbes de fatigue d'échantillons de la nuance d'alliage B95 pour la probabilité de défaillance = 0,5 ; 0,10 ; 0.01, construit sur la base de graphiques.

Le nombre minimum d'échantillons requis pour construire une famille de courbes de fatigue est déterminé en fonction du niveau de confiance et limiter l'erreur relative lors de l'estimation de la limite d'endurance pour une probabilité donnée basé sur la formule

,

où — coefficient de variation de la limite d'endurance ;

est le quantile de la distribution normalisée ;

est une fonction dépendant de la probabilité pour laquelle la limite d'endurance est déterminée. Les valeurs de cette fonction, trouvées par la méthode de modélisation statistique, sont données dans le tableau.

Courbes de fatigue des éprouvettes de la nuance d'alliage B95

une - = 1 % ; 2 - = 10 % ; 3 - = 50%

ANNEXE 7 (recommandé). CONSTRUCTION DE LA CUVE DE DISTRIBUTION DE LA LIMITE D'ENDURANCE ET ÉVALUATION DE SA VALEUR MOYENNE ET DE L'ÉCART NOMINAL

ANNEXE 7
Recommandé

CONSTRUCTION DE LA COURBE DE RÉPARTITION DE LA LIMITE D'ENDURANCE ET ESTIMATION DE SA VALEUR MOYENNE ET DE L'ÉCART-TYPE

Pour tracer la courbe de distribution limite d'endurance, les éprouvettes sont testées à six niveaux de contrainte.

Le niveau de tension le plus élevé est choisi de sorte que tous les échantillons à cette tension échouent au nombre de cycles de base. La valeur de la contrainte maximale est déduite (1,3−1,5) de la valeur de la limite d'endurance pour =0,5. Les cinq niveaux restants sont répartis de telle manière qu'environ 50% sont détruits au niveau moyen, 70% - 80% et au moins 90% sont détruits à deux niveaux élevés, et pas plus de 10% et 20% - 30% sont détruits à deux niveaux bas, respectivement.

La valeur des contraintes en fonction d'une probabilité de rupture donnée est choisie sur la base d'une analyse des données disponibles pour des matériaux similaires ou par des essais préliminaires.

Après essai, les résultats sont présentés sous forme de séries variationnelles, à partir desquelles des courbes de distribution de durée de vie sont construites selon la méthode décrite en annexe 5.

A partir des courbes de distribution de durée de vie, une famille de courbes de fatigue est construite pour un certain nombre de probabilités de défaillance (Annexe 8). Pour ce faire, il est conseillé d'utiliser les probabilités 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 et 0,99.

A partir de ces courbes de fatigue, les valeurs limites d'endurance correspondantes sont déterminées. Limite d'endurance pour la probabilité de défaillance =0,01 est trouvé par extrapolation graphique de la courbe de fatigue correspondante au nombre de cycles de base.

Les valeurs trouvées des limites d'endurance sont tracées sur un graphique avec des coordonnées: la probabilité de défaillance sur une échelle correspondant à la distribution normale - la limite d'endurance en kgf / mm (MPa). Une ligne est tracée à travers les points construits, qui est une estimation graphique de la fonction de distribution limite d'endurance. La plage de variation de la limite d'endurance est divisée en 8−12 intervalles, les valeurs moyennes de la limite d'endurance et son écart type sont déterminés par les formules :

;

,

où - la valeur moyenne de la limite d'endurance ;

— écart type de la limite d'endurance ;

- la valeur de la limite d'endurance au milieu de l'intervalle ;

— nombre d'intervalles ;

est l'incrément de probabilité dans un intervalle.

A titre d'exemple, d'après les résultats d'essais de flexion en porte-à-faux avec rotation de 100 échantillons d'alliage d'aluminium de nuance AB, présentés dans le tableau 1, la fonction de répartition des limites d'endurance pour une base de 5 10 est construite cycles et déterminer la valeur moyenne et l'écart type.

Tableau 1

Valeurs de durabilité des éprouvettes d'alliage de qualité AB

_____________
* Les échantillons ne sont pas détruits.


A partir des séries de variation (Tableau 1), les courbes de répartition de la durabilité sont construites (Fig. 1).

Courbes de distribution de durabilité pour les éprouvettes en alliage de grade AB

une - = 16,5 kgf/mm (165 MPa); 2 - = 13,5 kgf/mm (135 MPa);
3 - = 12,5 kgf/mm (125 MPa); quatre - = 12,0 kgf/mm (120 MPa);
5 - = 11,5 kgf/mm (115 MPa); 6 - = 11,0 kgf/mm (110 MPa)

Merde.1

Faire des sections horizontales des courbes de distribution de durabilité (Fig. 1) pour les niveaux de probabilité = 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (ou 1, 10, 30, 50, 70, 90, 99%), trouver la durabilité correspondante à des valeurs de contraintes données, à partir de laquelle sont construites des courbes de fatigue selon le paramètre de probabilité de défaillance (Fig. 2).

Courbes de fatigue pour les échantillons d'alliage de qualité AB pour diverses probabilités de rupture

une - = 1%, 2 - = 10%, 3 - = 30 %, 4 - = 50%,
5 - = 70 %, 6 - = 90 %, 7 - = 99 %

Merde.2

À partir des graphiques (Fig. 2), les valeurs des limites d'endurance pour la base 5 10 sont prises cycles. Les valeurs des limites d'endurance sont données dans le tableau 2.

Tableau 2

Les valeurs des limites d'endurance limitée des échantillons d'un alliage de nuance AB (base 5 10 cycles)

Sur la base des résultats présentés dans le tableau 2, une courbe de distribution d'endurance est construite (Fig. 3).

La courbe de distribution de la limite d'endurance limitée des échantillons d'un alliage de nuance AB (base 5 10 cycles)

Merde.3

Pour déterminer la valeur moyenne de la limite d'endurance et son écart type, la plage de variation de la limite d'endurance est divisée en 10 intervalles de 0,5 kgf/mm (5 MPa). Le calcul de ces caractéristiques conformément aux formules ci-dessus est présenté dans le tableau.3.

Tableau 3

Calcul de la valeur moyenne et de l'écart type de la limite d'endurance limitée d'échantillons d'un alliage de nuance AB

La quantité requise d'essais de fatigue pour construire la courbe de distribution limite d'endurance est déterminée par la formule de l'annexe 6.

= 12,106 kgf/mm (121,06 MPa); = 0,851 ;

0,922 kgf/mm (9,22 MPa)

ANNEXE 8 (recommandé). EXEMPLE DE PROTOCOLE DE TEST

ANNEXE 8
Recommandé

PROTOCOLE N ________

prélèvement d'échantillons (annexe au protocole récapitulatif N _______)

Gestion des boucles d'hystérésis

ANNEXE 9 (recommandé). PROTOCOLE CONSOLIDÉ

ANNEXE 9
Recommandé

PROTOCOLE CONSOLIDÉ N_________