श्रांति सीमा: Difference between revisions
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==इतिहास== | ==इतिहास== | ||
सहनशक्ति सीमा की अवधारणा 1870 में अगस्त वोहलर द्वारा पेश की गई थी।<ref name=schutz>W. Schutz (1996). A history of fatigue. ''Engineering Fracture Mechanics'' 54: 263-300. [https://dx.doi.org/10.1016/0013-7944(95)00178-6 DOI]</ref> हालाँकि, हाल के शोध से पता चलता है कि धातु | सहनशक्ति सीमा की अवधारणा 1870 में अगस्त वोहलर द्वारा पेश की गई थी।<ref name=schutz>W. Schutz (1996). A history of fatigue. ''Engineering Fracture Mechanics'' 54: 263-300. [https://dx.doi.org/10.1016/0013-7944(95)00178-6 DOI]</ref> हालाँकि, हाल के शोध से पता चलता है कि धातु पदार्थ के लिए सहनशक्ति सीमाएँ उपस्थित नहीं हैं, यदि पर्याप्त तनाव चक्र किए जाते हैं, तो सबसे छोटा तनाव भी अंततः फटीग विफलता उत्पन्न करेगा।<ref name = "Askeland"/><ref name ="Bathias">{{cite journal | ||
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Revision as of 09:05, 23 September 2023
फटीग सीमा या सहनशक्ति सीमा वह तनाव (यांत्रिकी) स्तर है जिसके नीचे फटीग पदार्थ की विफलता के बिना किसी पदार्थ पर अनंत संख्या में लोडिंग चक्र प्रयुक्त किए जा सकते हैं।[1] कुछ धातुओं जैसे लौह मिश्र धातु और टाइटेनियम मिश्र धातु की पृथक सीमा होती है,[2] जबकि अन्य जैसे अल्युमीनियम और तांबा छोटे तनाव आयामों से भी विफल नहीं होते हैं और अंततः विफल हो जाएंगे। जहां पदार्थो की कोई भिन्न सीमा नहीं होती है वहां फटीग शक्ति या सहनशक्ति शक्ति शब्द का उपयोग किया जाता है और इसे पूर्ण रूप से विपरीत झुकने वाले तनाव का अधिकतम मान जो पदार्थ फटीग विफलता के बिना चक्रों की निर्दिष्ट संख्या तक सामना कर सकती है जिसे इस रूप में परिभाषित किया गया है।[3][4]
परिभाषाएँ
एएसटीएम फटीग शक्ति को परिभाषित करता है, "तनाव का वह मान जिस पर चक्र के पश्चात विफलता होती है", और फटीग सीमा को "तनाव का सीमित मान" के रूप में परिभाषित करता है। जो विफलता तब होती है जब बहुत बड़ा हो जाता है"। एएसटीएम सहनशक्ति सीमा को परिभाषित नहीं करता है, वह तनाव मान जिसके नीचे पदार्थ अनेक भार चक्रों का सामना करती है [1] किन्तु इसका तात्पर्य यह है कि यह फटीग सीमा के समान है। [5]
कुछ लेखक उस तनाव के लिए सहनशक्ति सीमा का उपयोग करते हैं, जिसके नीचे विफलता कभी नहीं होती है, यहां तक कि अनिश्चित काल तक बड़ी संख्या में लोडिंग चक्रों के लिए भी, जैसा कि स्टील के स्थिति में होता है; और तनाव के लिए फटीग सीमा या फटीग शक्ति जिस पर एल्युमीनियम के स्थिति में 500 मिलियन जैसे लोडिंग चक्रों की एक निर्दिष्ट संख्या के पश्चात विफलता होती है। [1][6][7] अन्य लेखक अभिव्यक्तियों के मध्य अंतर नहीं करते, तथापि वह दो प्रकार की पदार्थो के मध्य अंतर करते है।[8][9][10]
विशिष्ट मान
स्टील्स के लिए सीमा () के विशिष्ट मान अंतिम तन्य शक्ति का आधा, अधिकतम 290 MPa (42 ksi) हैं। लोहा, एल्युमीनियम और तांबे की मिश्रधातुओं के लिए सामान्यतः अंतिम तन्यता बल का 0.4 गुना है। लोहे के लिए अधिकतम विशिष्ट मान 170 MPa (24 ksi) एल्युमीनियम 130 MPa (19 ksi), और तांबे के लिए 97 MPa (14 ksi) हैं। [2] ध्यान दें कि ये मान सुचारू "बिना नोकदार" परीक्षण प्रतिरूपों के लिए हैं। नोकदार प्रतिरूपों (और इस प्रकार विभिन्न व्यावहारिक डिजाइन स्थितियों के लिए) के लिए सहनशक्ति सीमा अधिक कम है।
बहुलक पदार्थो के लिए, फटीग सीमा को बहुलक श्रृंखलाओं में सहसंयोजक बंधनों की आंतरिक बल को प्रतिबिंबित करने के लिए दिखाया गया है जिन्हें दरार का विस्तार करने के लिए टूटना होगा। जब तक अन्य थर्मो रासायनिक प्रक्रियाएं पॉलिमर श्रृंखला (अर्थात उम्र बढ़ने या ओजोन का टूटना ) को नहीं तोड़ती हैं, तब तक पॉलिमर बिना दरार वृद्धि के अनिश्चित काल तक कार्य कर सकता है जब भार आंतरिक बल से नीचे रखा जाता है।[11][12]
फटीग सीमा की अवधारणा, और इस प्रकार आईएसओ 281:2007 रोलिंग बियरिंग लाइफटाइम पूर्वानुमान जैसे फटीग सीमा पर आधारित मानक, कम से कम अमेरिका में विवादास्पद बने हुए हैं।[13][14]
फटीग सीमा के कारकों को संशोधित करना
मशीन घटक, एसई की फटीग सीमा, संशोधित कारकों नामक तत्वों की श्रृंखला से प्रभावित होती है। इनमें से कुछ कारक नीचे सूचीबद्ध हैं।
सतह कारक
, पदार्थ की तन्य शक्ति, और मशीन घटक की सतह फिनिश दोनों से संबंधित है।
जहां समीकरण में उपस्थित कारक ए और घातांक बी सतह समाप्त से संबंधित हैं।
प्रवणता कारक
सतह की फिनिश को ध्यान में रखने के अतिरिक्त आकार प्रवणता कारक पर विचार करना भी महत्वपूर्ण है। जब झुकने और मरोड़ने वाली लोडिंग की बात आती है, तो प्रवणता कारक को भी ध्यान में रखा जाता है।
लोड फैक्टर
लोड संशोधित कारक के रूप में पहचाना जा सकता है।
अक्षीय के लिए
झुकने के लिए
शुद्ध तनाव के लिए
तापमान कारक
तापमान कारक की गणना इस प्रकार की जाती है
ऑपरेटिंग तापमान पर तन्य शक्ति है
कमरे के तापमान पर तन्य शक्ति है
विश्वसनीयता कारक
हम समीकरण का उपयोग करके विश्वसनीयता कारक की गणना कर सकते हैं
50% विश्वसनीयता के लिए
90% विश्वसनीयता के लिए
95% विश्वसनीयता के लिए
99% विश्वसनीयता के लिए
इतिहास
सहनशक्ति सीमा की अवधारणा 1870 में अगस्त वोहलर द्वारा पेश की गई थी।[15] हालाँकि, हाल के शोध से पता चलता है कि धातु पदार्थ के लिए सहनशक्ति सीमाएँ उपस्थित नहीं हैं, यदि पर्याप्त तनाव चक्र किए जाते हैं, तो सबसे छोटा तनाव भी अंततः फटीग विफलता उत्पन्न करेगा।[7][16]
यह भी देखें
- फटीग (पदार्थ)
- Smith fatigue strength diagram, ब्रिटिश मैकेनिकल इंजीनियर द्वारा आरेख James Henry Smith
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Beer, Ferdinand P.; E. Russell Johnston Jr. (1992). Mechanics of Materials (2 ed.). McGraw-Hill, Inc. p. 51. ISBN 978-0-07-837340-4.
- ↑ 2.0 2.1 "Metal Fatigue and Endurance". Archived from the original on 2012-04-15. Retrieved 2008-04-18.
- ↑ Jastrzebski, D. (1959). इंजीनियरिंग सामग्री की प्रकृति और गुण (Wiley International ed.). John Wiley & Sons, Inc.
- ↑ Suresh, S. (2004). सामग्री की थकान. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57046-6.
- ↑ Stephens, Ralph I. (2001). Metal Fatigue in Engineering (2nd ed.). John Wiley & Sons, Inc. p. 69. ISBN 978-0-471-51059-8.
- ↑ Budynas, Richard G. (1999). Advanced Strength and Applied Stress Analysis (2nd ed.). McGraw-Hill, Inc. pp. 532–533. ISBN 978-0-07-008985-3.
- ↑ 7.0 7.1 Askeland, Donald R.; Pradeep P. Phule (2003). सामग्री का विज्ञान और इंजीनियरिंग (4th ed.). Brooks/Cole. p. 248. ISBN 978-0-534-95373-7.
- ↑ Hibbeler, R. C. (2003). Mechanics of Materials (5th ed.). Pearson Education, Inc. p. 110. ISBN 978-0-13-008181-0.
- ↑ Dowling, Norman E. (1998). Mechanical Behavior of Materials (2nd ed.). Printice-Hall, Inc. p. 365. ISBN 978-0-13-905720-5.
- ↑ Barber, J. R. (2001). Intermediate Mechanics of Materials. McGraw-Hill. p. 65. ISBN 978-0-07-232519-5.
- ↑ Lake, G. J.; P. B. Lindley (1965). "The mechanical fatigue limit for rubber". Journal of Applied Polymer Science. 9 (4): 1233–1251. doi:10.1002/app.1965.070090405.
- ↑ Lake, G. J.; A. G. Thomas (1967). "The strength of highly elastic materials". Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical and Physical Sciences. 300 (1460): 108–119. Bibcode:1967RSPSA.300..108L. doi:10.1098/rspa.1967.0160. S2CID 138395281.
- ↑ Erwin V. Zaretsky (August 2010). "In search of a fatigue limit: A critique of ISO standard 281:2007" (PDF). Tribology & Lubrication Technology: 30–40. Archived from the original (PDF) on 2015-05-18.
- ↑ "ISO 281:2007 bearing life standard – and the answer is?" (PDF). Tribology & Lubrication Technology: 34–43. July 2010. Archived from the original (PDF) on 2013-10-24.
- ↑ W. Schutz (1996). A history of fatigue. Engineering Fracture Mechanics 54: 263-300. DOI
- ↑ Bathias, C. (1999). "There is no infinite fatigue life in metallic materials". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 22 (7): 559–565. doi:10.1046/j.1460-2695.1999.00183.x.
