عمر خستگی یک جزء از دو مرحله تشکیل شده است: شروع ترک و انتشار ترک. مکانیک شکستگی روشی است که برای پیش بینی عمر رشد ترک استفاده می شود. این ماده به ویژه برای مؤلفه هایی که حاوی نقص یا ترک هستند مفید است. کاربردهای اصلی تجزیه و تحلیل خستگی مبتنی بر مکانیک شکستگی شامل تعیین حداکثر اندازه نقص اولیه قابل تحمل (اغلب شامل جوش) برای عمر طراحی ، محاسبه عمر رشد ترک با اندازه شکاف شناخته شده یا فرض شده و برنامه ریزی فواصل بازرسی است. برای پیش بینی دقیق رشد ترک با استفاده از این روش ، انجام آزمایشات برای به دست آوردن سرعت رشد ترک خستگی (FCGR) مواد در شرایط مناسب محیطی ضروری است.
FCGR اغلب به عنوان تابعی از دامنه ضریب شدت استرس ، ΔK ، از نظر قانون قدرت پاریس بیان می شود:
da/dn=a ΔKM [1]
در جایی که DA/DN رشد ترک در هر چرخه است ، ΔK تابعی از دامنه استرس ، اندازه ترک و هندسه نمونه است ، A و M ثابت های مادی هستند که باید با انجام آزمایشات رشد ترک خستگی مشخص شوند.
دو استاندارد به خوبی شناخته شده برای انجام تست های FCGR وجود دارد: ASTM E647 (1) و ISO 12108 (2). آنها تا حد زیادی مطابقت دارند ، اما تفاوت های کمی بین این دو وجود دارد. نمونه هایی از چنین تفاوت هایی شامل مشخصات پارامتر C است که میزان افت بار در طی تست ΔK FCGR کاهش دهنده (-0.08mm-1 در ASTM E647 در حالی که -0.1mm-1 در ISO 12108) و تعریف آستانه رشد ترک ، ΔKTH: 10-7mm/چرخه در چرخه 10-8mm در ASTM E647 در ASTM E647
تست های FCGR نیاز به استفاده از هندسه های نمونه استاندارد دارند که شامل تنش فشرده (CT) ، خم تک لبه (SENB) ، تنش تک لبه (ارسال شده) و تنش ترک مرکزی (CCT) است. هر دو ASTM E647 و ISO 12108 این هندسه های نمونه را می پذیرند و راه حل های K را ارائه می دهند. شکل 1 هندسه نمونه های SENB و CT را نشان می دهد که بیشتر از دو مورد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. در مقایسه با نمونه SENB ، نمونه CT این مزیت را دارد که از نظر اقتصادی در مواد اقتصادی تر باشد که در صورت محدود بودن نمونه مواد می تواند مهم باشد. با این حال ، ماشینکاری چنین نمونه ای گران تر است. یکی دیگر از مزیت های هندسه نمونه SENB این است که تنظیم آزمایش در یک محفظه محیطی خورنده آسان تر است.
استانداردها (1 ، 2) نیازهای اندازه برای نمونه ، شکاف و pre - را مشخص کنید. شکاف اغلب توسط ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) تولید می شود و ترک قبل- با بارگذاری چرخه ای معرفی می شود. مهم است که اطمینان حاصل شود که آخرین حداکثر k (kmax) در ترک خوردگی pre- کمتر از KMAX است که در شروع تست FCGR استفاده می شود. برای دستیابی به این هدف ، ترک خوردگی Pre- اغلب با نسبت استرس پایین تر از آنچه در آزمایش FCGR بعدی استفاده می شود ، انجام می شود.