Statisk trötthet
Statisk utmattning beskriver materialförsvagning som sker vid en spänningsnivå som är mindre än vad som skulle krävas för att orsaka ett vanligt dragbrott .
Även om trötthet i allmänhet är resultatet av upprepad applicering och avslappning av påfrestningar, uppstår statisk trötthet under långvarig och konstant applicering av stress. Defekter i material och miljöfaktorer förstärks gradvis tills materialets draghållfasthet sjunker under den pålagda spänningen, eller spänningsmönstret ändras på ett sådant sätt att vissa områden har spänningar som överstiger draghållfastheten.
Statisk utmattning kan uppstå på flera sätt, inklusive plastflöde eller sprickutbredning. Det kallas ibland "fördröjd fraktur", som syftar på den långa tid det tar för sprickan att växa sig tillräckligt stor för att orsaka strukturfel. Statisk trötthet är en form av materialförsprödning och förekommer i olika material och olika miljöer.
Typisk händelse
Som ett vanligt fenomen kan statisk trötthet manifesteras i många typer av sprödhet . De involverade mekanismerna är nära besläktade med kärnbildning och tillväxt av sprickor . Två typiska situationer listas här som referens.
Metallförsprödning
Metallförsprödning (ME) inträffar när en metall med låg smältpunkt placeras i kontakt med en metall med högre smältpunkt , vilket gör att den senare blir spröd. Det manifesteras ofta av statisk trötthet. Till exempel, som visas i figur 1, i ett test av den statiska utmattningen av en 2024- aluminiumbelagd med kvicksilver , utsätts legeringen för en stressnivå som är mindre än värdet som orsakar plastflödet , och tiden det tar att spricka mäts. Vanligtvis finns en spänning som kallas statisk utmattningsgräns, som representerar den gräns under vilken materialet inte spricker, oavsett hur lång testets varaktighet är. I detta scenario beror den statiska tröttheten ofta på förekomsten av initiala defekter . Dessutom, om materialet är "felfritt", fungerar dess statiska utmattningsgräns som en designparameter i en fientlig miljö.
Sprickbildning av spänningskorrosion
Spänningskorrosion (SCC) är det oväntade plötsliga felet hos ett stressat material som utsätts för en vattenhaltig , frätande vätska. Statisk trötthet finns också i denna form av försprödhet , såsom den fuktförstärkta statiska utmattningen av glas, väteförsprödning , sprödhet av vissa polymerer i negativa miljöeffekter, etc. Den statiska tröttheten manifesteras också på liknande sätt som den som beskrivs i ME. Den statiska spänningen där ett materialbrott kan förhindras reduceras av negativa miljöeffekter. Dessutom iakttas gränsen för statisk utmattning.
Kinetik
Styrka kontra temperaturdiagram för glas exponerat i luften visas i figur 2. För olika exponeringstider i luften är den statiska utmattningen temperaturberoende, vilket indikerar att kinetiska överväganden kan förklara fenomenet. Statisk trötthet är inte uppenbar vid låga temperaturer på grund av begränsad atomrörlighet . I detta fall, under vissa temperaturer, observeras inte sprödhet . Vid högre temperaturer är den statiska tröttheten inte heller lika uttalad på grund av ökad sprickspetsviskös deformation eller mindre ytadsorption av de spröda arterna.