Design of Thermomechanical Fatigue Testing Apparatus

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2001

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Koneenrakennuksen materiaalitekniikka

Mcode

Kon-67

Degree programme

Language

en

Pages

94

Series

Abstract

Tässä työssä on kehitetty koelaite termomekaanista aineenkoetusta varten. Laitteen käytettävyys ja kapasiteetti varmistettiin tekemällä mekaanisia ja termomekaanisia väsytyskokeita. Koetuloksia, jotka saatiin valituilla AISI 304 ruostumaton teräs näytteillä, verrattiin muiden tutkijoiden saamiin tuloksiin samanlaisessa ympäristössä. Termomekaaninen väsyminen on eräs yleisesti havaittu väsymisilmiö esimerkiksi voimalaitoksissa, paineastioissa ja putkistoissa. Termomekaanisen väsymisen aiheuttaa vaihtelevan mekaanisen ja termisen kuormituksen yhteisvaikutus. Termisen kuormituksen aiheuttaa paikallisesti kuumennetun materiaalin estynyt lämpölaajeneminen. Kehitetty termomekaaninen väsytyskoelaite koostuu kahdesta osasta. Toinen osa vastaa mekaanisen kuorman synnyttämisestä. Tämä toteutettiin kuormituskehän avulla, joka esikuormitetaan ennen koetta. Toinen osa vastaa vaihtelevan lämpökuorman aiheuttamisesta. Tämä toteutettiin induktiokuumennuksen avulla. Koelaitteessa käytetään onttoa sylinterimäistä koesauvaa. Ennen mekaanista tai termomekaanista väsytyskoetta voidaan koesauvaan kohdistaa taivutuskuorma kuormituskehän avulla. Kokeen aikana koesauvaa pyöritetään sähkömoottorilla. Näin koesauvaan kohdistuu vaihteleva mekaaninen kuormitus. Termomekaanisessa väsytyskokeessa koesauva asetetaan induktiokelan ja jäähdytysvesisuihkun väliin. Sauvan pyöriessä siihen kohdistuu syklinen kuumennus ja jäähdytys. Sauvan koestetulle alueelle kohdistuu vaihteleva terminen kuormitus. Mekaanisen väsytyskokeen aikana koesauvaa kuormitetaan vaihtelevalla kuormituksella; käytetty kuormanvaihtelu oli 0 - 300 MPa. Koetulokset osoittivat, että kuormituskehä synnyttää halutun kuormituksen luotettavasti ja kehitetty laite soveltuu mekaaniseen väsytystestaukseen. Termomekaanisessa väsytyskokeessa koesauvaan kohdistettiin 300 MPa vakio mekaaninen kuorma sekä nopean induktiokuumennuksen ja vesisuihkujäähdytyksen aiheuttama vaihteleva lämpökuorma lämpötila-alueella 40- 200 °C. Kokeen taajuus oli 0,2 Hz. Kokeet osoittivat, että koelaitteella voidaan synnyttää samanaikainen mekaaninen ja terminen kuormitus.

Description

Supervisor

Hänninen, Hannu

Thesis advisor

Virkkunen, Iikka

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120448236

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK