Beschrijving van een S-N Curve

Vermoeiingseigenschappen van materialen worden vaak beschreven met behulp van de vermoeiingsgrens of de S-N curve (vermoeiingskromme, Wöhler curve). De S-N curve beschrijft de relatie tussen de spanningsamplitude en aantal wissels tot breuk. In de onderstaande figuur wordt een S-N curve getoond. Op de horizontale as is het aantal wissels tot breuk op logaritmische schaal uitgezet. Op de verticale as (lineair of logaritmisch) is de amplitude (soms de maximale spanning) van de spanningswissel gegeven.
S-N curves worden bepaald met behulp van vermoeiingsproeven. Tests worden uitgevoerd door het aanbrengen van wisselende spanningen met constante amplitude op een proefstuk tot breuk van het proefstuk. In sommige gevallen wordt de test gestopt bij een bepaald, zeer groot aantal wissels (N>10^6). Het resultaat wordt dan beschouwd als oneindige levensduur.
S-N curves worden vaak gegeven voor Kt=1 (ongekerfde proefstukken). Deze curves beschrijven de vermoeiingseigenschappen van een materiaal. Vermoeiingseigenschappen van echte constructies kunnen beter worden beschreven met are S-N curves voor Kt>1 (gekerfde proefstukken).

De S-N curve hierboven heeft een aantal karakteristieken die hieronder worden besproken.
Vermoeiingsgrens: Er bestaat een spanningsniveau (onderste asymptoot in de S-N curve) waaronder het materiaal niet stuk zal gaan. Dit spanningsniveau staat bekend als vermoeiingsgrens of vermoeiingssterkte. Voor sommige materialen (staal, titanium) is deze grens heel uitgesproken, voor andere materialen (aluminium, magnesium, austenitisch staal, etc.) veel minder. De waarde van de vermoeiingsgrens hangt van veel factoren af: geometrie (spanningsconcentratie factor Kt), gemiddelde spanning (spanningsverhouding), oppervlakte toestand, corrosie, temperatuur, en restspanningen.
High Cycle Fatigue (HCF): In dit gebied is het materiaal gedrag volledig elastisch. Op log-log schaal is de S-N curve lineair.
Low Cycle Fatigue (LCF): Als de maximum spanning in een wissel de vloeigrens overschrijdt wordt het materiaal gedrag in de netto doorsnede plastisch. Het aantal wissels tot breuk zal dan erg klein zijn, vandaar de term LCF. Het is gebruikelijk voor LCF te werken met een rek vs. levensduur curve in plaats van een S-N curve.
Bedenk dat het onderscheid tussen HCF en LCF wordt bepaald door het spanningsniveau, niet door een definitie van aantal belasting wissels.

Wilt u meer weten over vermoeiing?

Ontvang de maandelijkse nieuwsbrief met onze vermoeiing blog en informatie over onze diensten en cursussen per email.