Một số thông tin về mỏi
- Bài báo đầu tiên được công bố về mỏi là từ năm 1837
- Mỏi gây ra hư hỏng không thể phục hồi; vật liệu không thể tự phục hồi
- Thép có giới hạn mỏi lý thuyết; tải trọng liên tục dưới giới hạn này không dẫn đến phá hoại do mỏi
- Ứng suất kéo chủ yếu gây ra mỏi, nhưng ngay cả tải trọng nén cũng có thể là nguyên nhân
- Biên độ ứng suất càng lớn thì tuổi thọ của kết cấu càng ngắn
- Nhiệt độ, độ nhám bề mặt, ứng suất dư và các yếu tố khác ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi
Các giai đoạn mỏi
Nhìn chung, có ba giai đoạn được phân biệt:
- Giai đoạn một – Khởi phát vết nứt
Các vết nứt vi mô bắt đầu hình thành xung quanh các vị trí tập trung ứng suất như cạnh và góc. Khi chiều rộng vết nứt vượt quá 10 μm, ta có thể gọi đó là vết nứt.
- Giai đoạn hai – Phát triển vết nứt
Sự phát triển vết nứt phụ thuộc vào biên độ tải trọng chu kỳ, ứng suất trung bình, cũng như các trường hợp quá tải và dưới tải. Tốc độ phát triển vết nứt thậm chí có thể dừng lại nếu tải trọng nhỏ hơn một ngưỡng nhất định.
- Giai đoạn ba – Lan truyền vết nứt
Lan truyền vết nứt xảy ra khi các vết nứt vi mô và ứng suất liên quan đạt đến một kích thước nhất định. Khi ứng suất vượt quá giá trị gọi là độ dai phá hủy (cách biểu thị định lượng khả năng chống phá hủy giòn của vật liệu khi có vết nứt), hiện tượng phá hủy không thể kiểm soát sẽ xảy ra.
Cách phòng ngừa mỏi
Mỏi có thể được giảm thiểu hoặc tránh hoàn toàn với các biện pháp kỹ thuật phù hợp. Đối với kết cấu thép, có hai cách chính để phòng ngừa phá hoại do mỏi.
1. Giữ ứng suất dưới ngưỡng giới hạn mỏi (khái niệm tuổi thọ vô hạn)
Tuổi thọ mỏi Nf là số chu kỳ ứng suất có đặc tính xác định mà kết cấu chịu được trước khi phá hoại xảy ra. Đối với thép, có một giá trị lý thuyết về biên độ ứng suất mà dưới giá trị đó vật liệu sẽ không bị phá hoại dù trải qua bao nhiêu chu kỳ. Giá trị này được gọi là giới hạn mỏi hay giới hạn bền mỏi.
Bởi AndrewDressel tại Wikipedia tiếng Anh, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6319461
2. Thực hiện phân tích mỏi bằng phần mềm trên các thiết kế kết cấu
Phân tích bằng phần mềm có thể phát hiện các vùng có vấn đề về mỏi. Nó có thể hỗ trợ thiết kế lại kết cấu, ví dụ như tập trung ứng suất vào các vị trí thuận lợi trên kết cấu, thay đổi kích thước và vị trí các lỗ, v.v.
Giải pháp của chúng tôi
Bước đầu tiên của nhiệm vụ toàn diện này đã được thực hiện trong IDEA StatiCa V21. Xem bài viết này, trong đó mô tả phân tích theo EN 1993-1-9.
Loại phân tích này có thể được tìm thấy bên cạnh các loại phân tích khác bên dưới thanh ribbon phía trên.
Loại phân tích mỏi dùng để xác định biên độ ứng suất pháp và ứng suất cắt giữa hai trường hợp tải trọng. Các ứng suất tương ứng với ứng suất danh nghĩa và cần được đánh giá thêm bằng các phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn. Loại phân tích này được giả định sử dụng cho thiết kế các chi tiết mỏi chu kỳ cao, nơi không có hiện tượng chảy dẻo.
Loại phân tích mỏi không cung cấp khả năng chịu lực cuối cùng hay số chu kỳ mà chi tiết có thể chịu được. Nó chỉ cung cấp dữ liệu đầu vào cho các tính toán tiếp theo theo tiêu chuẩn.
Ứng suất danh nghĩa có thể được tính toán cho:
- Bu lông – chịu kéo và cắt
- Mối hàn – được tạo tự động trong mặt cắt bản thép kề bên mối hàn
- Bản thép – trong các mặt cắt do người dùng định nghĩa
Ứng suất danh nghĩa được xác định bằng cách lấy ứng suất của trường hợp tải trọng tham chiếu trừ đi ứng suất của trường hợp tải trọng khác.
Để tìm hiểu kỹ hơn về loại phân tích này, vui lòng truy cập Trung tâm Hỗ trợ của chúng tôi:
Cơ sở lý thuyết: Loại phân tích mỏi
Phân tích mỏi – Hàn đối đầu của tiết diện chữ I
Loại phân tích này có sẵn cho người dùng trong phiên bản Enhanced .