Yorgunluk (fatigue), bir malzemenin, tekrar tekrar stres
uygulanması sonucunda mekanik özelliklerinin bozulmasıdır. Fatigue testi
malzemenin kırılmaya ve dolayısıyla çökmeye karşı direncini gösterir. İki
önemli fatigue testi vardır; çevrimsel stres-kontrollü ve çevrimsel
strain-kontrollü testler. Çevrimsel stres-kontrollü fatigue testi, çevrim
sayısına göre yorulma çökmesi için gerekli nominal stres tayinine dayanır. Test
sonuçları stres (S)-çökme saykıl sayısına (N) karşı grafiğe alınarak S-N
grafiği elde edilir. Çevrimsel strain
kontrollü fatigue testinde çevrim boyunca strain (gevşeme) genliği sabit
tutulur.
Yorulma çatlakların oluşması için üç temel faktör
gereklidir.
·
Yükleme modeli yeterince geniş dalgalanmayla
minimum ve maksimum pik değerler içermelidir; pik değerler gerilme veya
sıkışmada olabilir ve zamanla değişebilir, fakat ters yükleme çevrimi,
yorgunluk çatlaması başladığında yeteri kadar büyük olmalıdır
·
Tepe stres seviyeleri yeterince yüksek bir
değere sahip olmalıdır; pik gerilimleri çok düşükse, çatlak başlaması meydana
gelmez
·
Malzeme uygulanan gerilimin yeterince çok sayıda
döngüsünü yaşamalıdır. Bir çatlak başlaması ve büyümesi için gerekli döngü
sayısı büyük ölçüde faktörlere bağlıdır
Bu üç temel faktöre ek olarak, stres yoğunlaşması, korozyon,
sıcaklık, aşırı yüklenme, metalurjik yapı ve yorulma eğilimini etkileyebilecek
artık gerilmeler gibi bir dizi diğer değişken vardır.
Yorulma çatlakları genellikle bir yüzeyden başlatıldığından,
yorulma ömrü üzerinde yüklenen bileşenin yüzey durumu etkilidir. Yüzey
pürüzlülüğü yüzeydeki gerilme konsantrasyonları seviyesi ve sayısı ile doğrudan
ilişkilidir. Stres konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, bir çatlak nükleasyon
yapma olasılığı da o kadar yüksek olur. Pürüzsüz yüzeyler, çekirdeklenme
süresini uzatır. Çentikler, çizikler ve diğer stres yükselmeleri yorulma ömrünü
azaltır. Şekil-1’de bir yorulma çatlağına neden olabilecek çeşitli yükleme
türleri gösterilmektedir.
Birçok malzemenin yorgunluk çatlaması ilerleme hızı,
Şekil-2’de gürüldüğü gibi üç bölgeye ayrılabilir.
·
Bölge I (yavaş çatlama büyüme bölgesi); Dk'nin
bir çatlak yaymak için çok düşük olduğu halde yorulma eşiği bölgesidir.
·
II. Bölge (güç yasası bölgesi); çatlak büyümesinin hızının, stres yoğunluğu
dalgalanmasındaki bir değişme ile yaklaşık olarak lineer olarak değiştiği
verileri kapsar.
·
III. Bölge (son çökme bölgesi); stres yoğunluğu amplitüdündeki küçük artışlar
malzeme çalkantı kırılma noktasına yaklaştığı için çatlak büyüme hızında
nispeten büyük artışların olduğu bölgedir.
Şekil-1: Yorulma çatlağına neden olabilecek çeşitli yükleme türleri
Şekil-2: Yorgunluk
krak-ilerleme hızı
