Name: الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: تعلم اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية لتقييم عمر المواد في منطقة الدورات فائقة العالية باستخدام اهتزاز طولي بتردد 20 كيلوهرتز. تساعد هذه الطريقة الباحثين على دراسة سلامة المكونات المعدنية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

وأيده العمل المشاريع: "مركز البحوث التابع لجامعة Žilina-2nd المرحلة"، منح ITMS 313011 011، العلم منحة وكالة وزارة التربية والتعليم والعلوم والرياضة في الجمهورية السلوفاكية والأكاديمية السلوفاكية للعلوم، رقم: 1/0045/ 17, 1/0951/17 و 1/0123/15 ومنح البحوث السلوفاكية ووكالة التنمية، رقم أبفف-16-0276.

ملاحظة: قد الهندسة كل عينة مختارة وتحسب وفقا للخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمواد التي تم اختبارها، حيث يحتوي تردد صدى متطابقة كنظام الفحص بالموجات فوق الصوتية.

1-تحديد الأبعاد عينة الاختبار التعب
ملاحظة: هندسة العينة القياسية "الساعة الرملية" ضغط التوتر، مع الأبعاد الرئيسية المحددة، يرد في الشكل 1. أبعاد د ود، و r هي المعرفة من قبل المستخدم (مستقل)، بينما l و L الأبعاد يجب أن تحسب، وفقا لظروف تردد صدى الصحيح (تابع). طول قياس l النتائج فقط من نسبة الهندسة بين د،، البحث و التطوير ، ويمكن حسابها بسهولة أو التي تم الحصول عليها من نموذج عنصر؛ وهكذا، فإنه لن كائن لمزيد من المناقشة.
<ol><li>
تحديد أبعاد مستقلة ملاحظة: ويتم اختيار الأبعاد الرئيسية للعينة (د، D, r) وفقا لمعايير مادية وشروط الاختبار.<ol>
<li>تحديد قياس القطر د وفقا لحجم المواد للاختبار المطلوب. في حالة المجهرية متجانسة مع لا عيوب داخلية، قياس قطرها أصغر المفضل. وفي حالة مواد مع العيوب الداخلية الهامة (مثل الفراغات وشرينكاجيس في مواد المدلى بها)، قياس قطرها أكبر أمر ضروري. قياس القطر د عادة من 3 مم إلى 5 مم.</li>
		<li>تحديد قطر الرأس د وفقا لحجم المواد التجريبية المتاحة. قطر الرأس تستخدم د عادة من 10 ملم إلى 15 ملم. ملاحظة: د أكبر، وأقصر سوف يكون طول الرأس (L).</li>
	</ol>
</li>
	<li>تحديد قياس دائرة نصف قطرها r وفقا لتوزيع الإجهاد الميكانيكية المطلوبة في العينة لقياس الطول. يتم قياس القطر r أكبر، سلاسة هو توزيع الضغط الميكانيكي. دائرة نصف قطرها قياس استخداماً r = 20 ملم أو r = 32 مم. ملاحظة: r أكبر، كلما طالت فترة العينة.</li>
	<li>
تحديد الأبعاد تعتمد
	<ol>
<li>تحديد عدد الموجات ك وفقا للصيغة9،التالية18: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> ملاحظة: هنا هو وr تردد صدى للنظام بالموجات فوق الصوتية (هرتز)، ρ كثافة حجم (م-3كجم)، وهو هد المعامل الحيوي من مرونة (م-3كجم).</li>
		<li>تحديد التقريب القطعي لقياس نصف قطر، وفقا للصيغة9،التالي19: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> ملاحظة: هنا l هو طول قياس (m) وهو د قطر الرأس (م) د هو قياس القطر (m) (الشكل 1).</li>
		<li>تحديد انحراف فعالة وفقا للصيغة9،التالية18: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> ملاحظة: هنا هو تقريب القطع الزائد (م-1) تحدد بالمعادلة (2) ، و K هو عدد الموجات (-) تحدد وفقا لتعبير (1).</li>
		<li>تحديد طول الرأس (L) وفقا للمعادلة التالية9،18: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> ملاحظة: هنا هو ك عدد الموجات (-) تحدد وفقا لتعبير (1) في النقطة 1.2.1 وبيتا هو انحراف فعالة (م-1) تحدد بالمعادلة (3) l هو طول قياس (m) (الشكل 1).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-حساب الضغط الميكانيكي في قياس طول العينة
<ol><li>تحديد عامل المعايرة على أسس هندسية <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> وفقا للمعادلة التالية9،18: <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>تحديد ɛ السعة تشوه وفقا للمعادلة التالية9،18: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> ملاحظة: هنا <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> هو عامل هندسية (-) وهو يو السعة التشرد المطلوبة من الطرف الحر من العينة (m).</li>
	<li>تحديد الضغط الميكانيكي السعة σ وفقا للمعادلة التالية9،18: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> ملاحظة: هنا ɛ تشوه السعة (-) تحدد وفقا لتعبير (5)، وهو هد المعامل الحيوي من مرونة (م-3كجم). إذا كان الضغط الميكانيكي المحسوبة منخفضة جداً، من الضروري زيادة السعة التشرد u (m)، والعكس بالعكس.</li>
</ol>3-الصناعات التحويلية العينة مع عمليات القطع
<ol><li>بسبب انحرافات صغيرة مختلف العينات تشكيلة من شكل مثالي، تصنيع العينات مع أطول رؤساء، وعادة ما تكون ل + 0.5 مم.</li>
</ol>4-المواءمة بين تردد صدى للعينة بنظام الموجات فوق الصوتية
ملاحظة: تنسيق هو عملية تعويض الانحرافات الصغيرة المختلفة للعينة الحقيقية من الشكل المثالي، ومحسوب، للحصول على تردد الرنين الصحيح، الذي في وئام مع سونوترودي الصوتية بالموجات فوق الصوتية.
<ol><li>اختيار النوع المناسب من سونوترودي الصوتية، وفقا لنطاق التشريد المطلوبة، التي قادرة على توفير الضغط الميكانيكي السليم في العينة. ملاحظة: تصميم كل نوع من سونوترودي ومعايرة لمجموعة مختلفة من تشرد، وهكذا يتم اختيار سونوترودي المناسبة حسب السعة المطلوبة التشرد المحسوبة وفقا للمادة 2.</li>
	<li>
جبل في سونوترودي على المحول الكهربائي بيزو.
	<ol>
<li>المسمار المسمار اتصال داخل الحفرة المركزية على سونوترودي حتى يصل إلى الأسفل.</li>
		<li>نشر جل الصوتية على وجه سونوترودي. ملاحظة: يتم استخدام كمية صغيرة من هلام، ما يكفي لملء هذه مخالفة السطوح، مما يحسن نقل موجه ميكانيكية بين محول كهربائي بيزو وسونوترودي.</li>
		<li>المسمار سونوترودي في المحول الكهربائي بيزو.</li>
	</ol>
</li>
	<li>تشغيل النظام بالموجات فوق الصوتية مع محول كهربائي بيزو مع سونوترودي المحملة لقياس تردد صدى لنظام معين في درجة الحرارة الفعلية.<ol>
<li>قم بتشغيل برنامج اختبار بالموجات فوق الصوتية (مثلاً، Win20k).</li>
		<li>اختر نوع سونوترودي المستخدمة في القائمة المنسدلة في مربع "نموذج".</li>
		<li>أدخل السعة ممكن التشريد أدنى سونوترودي خاصة في المربع "السعة".</li>
		<li>انقر فوق الزر "ابدأ".</li>
		<li>قراءة تردد صدى الفعلي للنظام في مربع "تردد".</li>
		<li>انقر فوق الزر "إيقاف".</li>
	</ol>
</li>
	<li>تحميل العينة في نهاية سونوترودي.<ol>
<li>المسمار المسمار اتصال في حفرة المركزية للعينة حتى يصل إلى الأسفل.</li>
		<li>برغي العينة إلى سونوترودي.</li>
	</ol>
</li>
	<li>تشغيل النظام بالموجات فوق الصوتية مع محول كهربائي بيزو مع سونوترودي المحملة، وعينه لقياس تردد صدى لنظام معين في درجة الحرارة الفعلية.<ol>
<li>قم بتشغيل برنامج اختبار بالموجات فوق الصوتية.</li>
		<li>اختر نوع سونوترودي المستخدم في القائمة المنسدلة في مربع "نموذج".</li>
		<li>أدخل السعة ممكن التشريد أدنى سونوترودي خاصة في المربع "السعة".</li>
		<li>انقر فوق الزر "ابدأ".</li>
		<li>قراءة تردد صدى الفعلي للنظام في مربع "تردد".</li>
		<li>انقر فوق الزر "إيقاف".</li>
	</ol>
</li>
	<li>عندما تردد صدى للنظام مع العينة المركبة أقل من ذلك دون العينة، والحد من كتلة العينة بقطع وجوه رئيس العينة. ملاحظة: إذا تردد صدى مع عينة محمل أعلى، أنه سيكون من الضروري تخفيض في قياس القطر د، التي تتغير ظروف الاختبار. وهذا هو السبب يتم إضافة 0.5 مم على طول الرؤساء في عملية التصنيع.<ol>
<li>تركيب العينة من سونوترودي.</li>
		<li>جبل العينة في مخرطة وانتقل بانخفاض 0.1 مم وجه أول رئيس.</li>
		<li>جبل العينة في مخرطة وانتقل بانخفاض 0.1 مم وجه الرأس الثاني.</li>
		<li>كرر الخطوة 4.6 حتى تردد صدى داخل التسامح ± 10 هرتز.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5-النهائي تركيب العينة إلى سونوترودي قبل الاختبار التعب
<ol><li>تطبيق هلام الصوتية على وجوه لإنشاء اتصالات بين سونوترودي والعينة.<ol>
<li>المسمار المسمار اتصال في حفرة المركزية للعينة حتى يصل إلى الأسفل.</li>
		<li>انتشار الهلام الصوتية على وجه العينة. ملاحظة: يتم استخدام فقط كمية صغيرة من هلام الصوتية لملء في المخالفات على السطح لتحسين نقل الموجات الصوتية من سونوترودي للعينة.</li>
		<li>برغي العينة إلى سونوترودي.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6-تشغيل نظام التبريد للعينة
<ol><li>إذا تم استخدام تبريد الهواء، تركز مجرى الهواء مباشرة في منتصف طول القياس للعينة، وانتظر حوالي 20 ثانية، حيث تدفق تيار الهواء يشبع العينة.</li>
	<li>إذا تم استخدام مياه التبريد، تركز فوهات المياه على رأس أعلى من العينة، وضبط كثافة تيار حيث يتدفق الماء بسلاسة على طول المقياس، لتجنب التجويف. ملاحظة: غمر العينة في الماء أو النفط ممكن أيضا، ولكن يمكن استخدام هذا فقط لوقت قصير الاختبارات نظراً لتأثير التجويف كبيرا، مما يسرع عملية بدء الكراك التعب.</li>
</ol>7-تشغيل نظام تبريد المحول الكهربائي بيزو
<ol><li>فتح الصمام لمجرى الهواء وضبط الضغط في الفاصل الزمني بين 0.5 و 1 بار.</li>
</ol>8-تشغيل الاختبار في السعة المطلوبة التشرد
<ol><li>قم بتشغيل برنامج اختبار بالموجات فوق الصوتية.</li>
	<li>اختر نوع سونوترودي المستخدمة في القائمة المنسدلة في مربع "نموذج".</li>
	<li>أدخل السعة المطلوبة التشرد سونوترودي خاصة في المربع "السعة".</li>
	<li>انقر فوق الزر "ابدأ".</li>
</ol>9-التعب بدء الكراك ونشر
<ol><li>ويلاحظ أنه بعد التعب الكراك البدء والنشر من خلال جزء من المقطع العرضي، وهو إزاحة النظام من تردد الرنين والاختبار يتم إنهاؤها بطبيعة الحال.</li>
	<li>إذا كان الاختبار لا ينتهي بكسر، بعد بلوغ العدد المطلوب من تحميل دورات، (وهو الاختبار تشغيل السحب) إنهاء باستخدام الزر "إيقاف" في برنامج الفحص بالموجات فوق الصوتية.</li>
</ol>10-تركيب العينة من سونوترودي
<ol><li>برغي قبالة العينة من سونوترودي بالموجات فوق الصوتية.</li>
</ol>11-ثابت تحميل كسر القوة
<ol><li>استخدام القوة تحميل ثابت لكسر بقية المقطع العرضي مع استخدام جهاز تحميل ثابت. ملاحظة: ناقلات ونوع القوة تحميل لكسر ثابتة ينبغي أن تتوافق مع نوع التعب تحميل حيث يحتوي سطح الكسر حرف متسقة.</li>
</ol>

<ol><li>Moore, H. F., Kommers, J. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMoore%2C+HF+%22The+fatigue+of+metals%22">The fatigue of metals</a>. , McGraw-Hill book company, inc. New York. 321(1927).</li>
<li>Nicholas, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNicholas%2C+T+%22High+Cycle+Fatigue%3A+A+Mechanics+of+Materials+Perspective%22">High Cycle Fatigue: A Mechanics of Materials Perspective</a>. , Elsevier Science. (2006).</li>
<li>Schijve, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchijve%2C+J+%22Fatigue+of+Structures+and+Materials%22">Fatigue of Structures and Materials</a>. , Springer. Netherlands. (2008).</li>
<li>Murakami, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMurakami%2C+Y+%22Metal+Fatigue%3A+Effects+of+Small+Defects+and+Nonmetallic+Inclusions%22">Metal Fatigue: Effects of Small Defects and Nonmetallic Inclusions</a>. , Elsevier Science. (2002).</li>
<li>Trsko, L., Bokuvka, O., Novy, F., Guagliano, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306913011680">Effect of severe shot peening on ultra-high-cycle fatigue of a low-alloy steel.</a> Mater. Design. 57, 103-113 (2014).</li>
<li>Stanzl, T. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1460-2695.1999.00180.x/abstract">Fracture mechanisms and fracture mechanics at ultrasonic frequencies.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 567-579 (1999).</li>
<li>Bathias, C. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1460-2695.1999.00183.x/abstract">There is no infinite fatigue life in metallic materials.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 559-565 (1999).</li>
<li>Ritchie, R. O., et al. <a target="_blank" href="http://www2.lbl.gov/ritchie/Library/PDF/ROR-HCF_99.pdf">High-cycle fatigue of Ti-6Al-4V.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 621-631 (1999).</li>
<li>Bathias, C., Paris, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBathias%2C+C+%22Gigacycle+Fatigue+in+Mechanical+Practice%22">Gigacycle Fatigue in Mechanical Practice</a>. , CRC Press. (2004).</li>
<li>Bokuvka, O., et al. <a target="_blank" href="null">Ultrasonic Fatigue of Materials at Low and High Frequency Loading</a>. , 2nd, University of Zilina. Zilina. (2015).</li>
<li>Almaraz, G. M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452321617300483">Ultrasonic Fatigue Testing on the Polymeric Material PMMA, Used in Odontology Applications.</a> Procedia Structural Integrity. 3, 562-570 (2017).</li>
<li>Flore, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353816313306">Investigation of the high and very high cycle fatigue behaviour of continuous fibre reinforced plastics by conventional and ultrasonic fatigue testing.</a> Compos. Sci. Technol. 141, 130-136 (2017).</li>
<li>Trško, L., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-017-2692-9">Influence of Severe Shot Peening on the Surface State and Ultra-High-Cycle Fatigue Behavior of an AW 7075 Aluminum Alloy.</a> J. Mater. Eng. Perform. 26 (6), 2784-2797 (2017).</li>
<li>Mayer, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112314002588">Cyclic torsion very high cycle fatigue of VDSiCr spring steel at different load ratios.</a> Int. J. Fatigue. 70, 322-327 (2015).</li>
<li>Bathias, C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112306001095">Piezoelectric fatigue testing machines and devices.</a> Int. J. Fatigue. 28 (11), 1438-1445 (2006).</li>
<li>Mayer, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112306001101">Ultrasonic torsion and tension-compression fatigue testing: Measuring principles and investigations on 2024-T351 aluminium alloy.</a> Int. J. Fatigue. 28 (11), 1446-1455 (2006).</li>
<li>Brugger, C., Palin-Luc, T., Osmond, P., Blanc, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112316304558">A new ultrasonic fatigue testing device for biaxial bending in the gigacycle regime.</a> Int. J. Fatigue. 100, Part 2, 619-626 (2017).</li>
<li>Wagner, D., Cavalieri, F. J., Bathias, C., Ranc, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212540X12000090">Ultrasonic fatigue tests at high temperature on anaustenitic steel.</a> J. Propul. Power. 1 (1), 29-35 (2012).</li>
<li>Kohout, J., Vechet, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112300000827">A new function for fatigue curves characterization and its multiple merits.</a> Int. J. Fatigue. 23 (2), 175-183 (2001).</li>
</ol>

ليس لدينا شيء الكشف عنها.

اختبار الموجات فوق الصوتية التعب هي واحدة من الطرق القليلة التي يسمح لاختبار المواد الإنشائية في منطقة دورة فائقة. ومع ذلك، شكل العينة وحجم محدودة جداً فيما يتعلق بتردد صدى. على سبيل المثال، اختبار من صفائح رقيقة في وضع التحميل المحوري ليس عموما ممكن. وبالإضافة إلى ذلك، اختبار عينات كبيرة لأنه عادة غير ممكنة، آلات الاختبار لا توفر مثل هذه السلطة، ويتطلب تصميم نظام الموجات فوق الصوتية الخاصة.
السليم التصميم والحساب، ومواءمة للعينة ينبغي عدم الاستهانة، حتى عندما تكون قادراً على بنجاح صدى عينة مع...

الأضرار التعب من المواد الإنشائية بشدة متصلة بالتصنيع، وأساساً مع استخدام محرك بخارى والقاطرات البخارية للنقل بالسكك الحديدية، التي استخدمت فيها الكثير من المكونات المعدنية، أساسا من الحديد، وقد تحمل مختلف أنواع التحميل دوري. أحد الاختبارات أقرب فعل ألبرت (ألمانيا عام 1829)1 في سلاسل ملحومة لروافع الألغام. تواتر تحميل 10 الانحناءات الدقيقة، واختبارات الأعلى 100,000 بلغت مسجل تحميل دورات1. عمل مهم آخر نفذه فيربيرن ويليام في عام 1864. وأجريت اختبارات على عوارض الحديد المطاوع مع استخدام حمولة ساكنة، التي رفعت برافعة وأسقط تسبب الاهتزازات. العارضة كانت محملة بتحميل ضغط متزايد تدريجيا السعة. بعد التوصل إلى عدة مئات من الآلاف دورات على مختلف فشل تحميل ستريك الإجهاد، في نهاية المطاف العارضة بعد فقط حوالي خمسة آلاف تحميل دورات في سعة تحميل خمسي من قوة الشد في نهاية المطاف. كان ذلك أول دراسة شاملة ومنهجية عن تأثير الإجهاد المتكررة على المواد الإنشائية قبل آب/أغسطس Wöhler في 1860-18701. لهذه الاختبارات، أنه تم استخدام التواء والانحناء وطرق التحميل المحوري. Wöhler صمم العديد من التعب فريدة اختبار آلات، ولكن صالحهم سرعات التشغيل منخفضة، على سبيل المثال آلة الانحناء الدورية الأسرع يعمل 72 لفة في الدقيقة (1.2 هرتز)، ومن ثم الانتهاء من البرنامج التجريبي استغرق 12 سنة1. بعد إجراء هذه الاختبارات، فقد اعتبر أن بعد بلوغ سعة تحميل الذي يقاوم المواد 107 دورات، تدهور التعب لا يكاد يذكر والمواد التي يمكن أن تحمل عدد لا حصر له من تحميل دورات. السعة تحميل هذا كان اسمه "حد التعب" وأصبحت المعلمة الرئيسية في التصميم الصناعي للعديد من السنوات2،3.
أن المزيد من تطوير الآلات الصناعية الجديدة، التي تتطلب مستوى أعلى من الكفاءة وتحقيق وفورات في التكاليف، توفر إمكانية تحميل أعلى، أعلى بسرعة العملية والمدد العالي وموثوقية عالية مع متطلبات صيانة منخفضة. على سبيل المثال، العناصر للقطار فائق السرعة شينكانزين، بعد 10 سنوات عملية، يجب أن تحمل حوالي 109 دورات، ويمكن أن يكون فشل المكون الرئيسي عواقب مهلكة4. وعلاوة على ذلك، كثيرا ما تعمل مكونات المحركات النفاثة في 12,000 دورة في الدقيقة، وكثيراً ما تتجاوز مكونات المخبرين توربو 17,000 لفة في الدقيقة. بسرعة هذه العملية عالية زيادة الاحتياجات من التعب اختبار الحياة في منطقة ما يسمى دورة فائقة، وتقييم ما إذا كانت قوة التعب من مادة يمكن حقاً النظر المستمر لدورات أكثر من 10 مليون. بعد التجارب الأولى التي يؤديها تتجاوز هذا التحمل، فمن الواضح أن فشل التعب يمكن أن يحدث حتى في الاتساع الإجهاد المطبق أقل من الحد الأقصى، والتعب بعد عدد من دورات أكثر بكثير من 107، وأن الآلية الأضرار والفشل يمكن أن يكون مختلفاً عن المعتاد منها5.
إنشاء برنامج اختبار تعب الرامية إلى التحقيق في منطقة دورة فائقة تتطلب تطوير أجهزة الاختبار الجديد بشدة زيادة تواتر تحميل. وركزت على هذا الموضوع عقدت ندوة في باريس في حزيران/يونيه 1998، حيث تجريبية عرضت النتائج التي تم الحصول عليها التي ستنزل تشيج6 وأغلقت باتيس7 في 20 كيلوهرتز تحميل الترددات، ريتشي8 باستخدام 1 كيلو هرتز حلقة مضاعفات الهيدروليكية اختبار الجهاز، وقبل ديفيدسون8 مع آلة اختبار 1.5 كيلو هرتز مغناطيسي-ستريكتيفي4. من ذلك الوقت، تم اقتراح العديد من الحلول، لكن لا يزال الأكثر استخداماً تستخدم آلة لهذا النوع من اختبار يستند إلى مفهوم مانسون من عام 1950 ويستخدم ترددات قريبة من 20 كيلوهرتز9. هذه الآلات يحمل توازن جيد بين معدل الإجهاد، ودقة تحديد عدد الدورات، ووقت الاختبار التعب (1010 دورات تتحقق في 6 أيام تقريبا). أجهزة أخرى كانت قادرة على توفير ترددات التحميل حتى أعلى، مثل تلك المستخدمة من قبل جيرالد في 1959-92 كيلو هرتز وكيكوكاوا في عام 1965-199 كيلوهرتز؛ ومع ذلك، نادراً ما تستخدم هذه نظراً لأنها تخلق معدلات عالية للغاية من التشوه، وحيث يستمر الاختبار لبضع دقائق فقط، خطأ ملحوظ في عد دورة المتوقع. عامل مهم آخر الحد من تواتر تحميل أجهزة الرنين لاختبار التعب هو حجم العينة، وفي علاقة مباشرة مع تردد صدى. كلما زاد التردد التحميل المطلوبة، وكلما صغر حجم العينة. وهذا هو السبب الذي يجعل ترددات فوق 40 كيلو هرتز نادراً ما تستخدم10.
منذ السعة التشرد يقتصر عادة ضمن الفاصل الزمني بين 3 و 80 ميكرومتر، الفحص بالموجات فوق الصوتية التعب يمكن بنجاح تطبيقها على المواد المعدنية الأكثر، على الرغم من تقنيات لاختبار المواد البوليمرية مثل البولي ميثيل ميثا اكريلات11 و كما تم تطوير المركبة12 . اختبار الموجات فوق الصوتية التعب عموما، أن من الممكن لتنفيذ في وسائط التحميل المحوري: الشد-ضغط متناظرة دورة13،14، التوتر--دورة التوتر15، ثلاث نقاط الانحناء15، وهناك أيضا عدد قليل دراسات مع تعديلات خاصة للنظام لالتواء اختبار15،16 و17بياكسيال الانحناء. من غير الممكن استخدام عينات عشوائية، لأن لهذا الأسلوب، والهندسة دقة تتصل بتحقيق تردد صدى 20 كيلوهرتز. للتحميل المحوري، عدة أنواع من العينات قد تم استخداماً، عادة مع شكل زجاج ساعة قياس طول قطرها من 3 إلى 5 مم. للانحناء ثلاث نقاط، ويشيع استخدام صفائح رقيقة، لأساليب أخرى يتم تصميم أنواع خاصة من العينات، وفقا لنوع الأسلوب واختبار الشروط. الأسلوب الذي صمم للتقييم لحياة التعب في منطقة دورة عالية وعالية جداً، وهذا يعني أنه في التحميل 20 كيلوهرتز، هو الحصول على دورات 1 مليون في 50 ثانية؛ ولذلك، وهذا يعتبر عادة الحد السفلي لتحميل الدورات التي يمكن أن تحقق بدرجة معقولة من الدقة، وفيما يتعلق بعدد تصميم دورة. كل العينة يجب أن تكون متسقة مع القرن الأفريقي بالموجات فوق الصوتية عن طريق تغيير كتلة العينة توفير تردد صدى الحق للنظام: القرن بالموجات فوق الصوتية مع العينة.

<table><tbody><tr><td>جهاز اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية</td><td>Lasur-20</td><td></td> <td>kHz ، يستخدم لاختبارات التعب</td></tr><tr><td>Nyogel 783</td><td>Nye زيوت</td> <td>التشحيم -</td> <td>يستخدم كجل صوتي لتوصيل أجزاء نظام الموجات فوق الصوتية</td></tr><tr><td>Win 20k برنامج</td><td>Lasur-Software</td><td></td> <td>لتشغيل آلة اختبار التعب Lasur</td></tr></tbody></table>

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

اختبار الموجات فوق الصوتية التعب هي واحدة من عدد قليل من الطرق التي تسمح للتحقيق في خصائص التعب في منطقة دورة فائقة. ويستند الأسلوب تعريض العينة إلى اهتزازات طولية على ما تردد صدى ما يقرب من 20 كيلو هرتز. باستخدام هذا الأسلوب، من الممكن أن تنخفض إلى حد كبير الوقت اللازم للاختبار، مقارنة بأجهزة فحص التقليدية التي عادة ما تعمل بترددات تقل عن 200 هرتز. فإنه يستخدم أيضا لمحاكاة تحميل المواد أثناء عملية في ظروف عالية السرعة، مثل تلك التي يعاني منها مكونات المحركات النفاثة أو سيارة المضخات التوربينية. من الضروري أن تعمل فقط في المنطقة دورة عالية وعالية جداً، بسبب إمكانية معدلات التشوه عالية للغاية، والتي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على نتائج الاختبار. شكل العينة والأبعاد يجب أن تكون مختارة بعناية وتحسب للوفاء بالشرط صدى للنظام بالموجات فوق الصوتية؛ وهكذا، من غير الممكن لاختبار المكونات كاملة أو عينات من الشكل التعسفي. من الضروري قبل كل اختبار، للمواءمة بين العينة مع تواتر هذا النظام بالموجات فوق الصوتية للتعويض عن انحرافات الشكل الحقيقي من واحدة مثالية. من غير الممكن لتشغيل اختبار حتى كسر إجمالي للعينة، حيث يتم إنهاء الاختبار تلقائياً بعد بدء ونشر الكراك لمدة معينة، عند تغيير صلابة النظام ما يكفي لإزاحة النظام من صدى التردد. ويصف هذه المخطوطة في عملية تقييم التعب مواد خصائص في التعب بالموجات فوق الصوتية عالية التردد تحميل باستخدام الرنين الميكانيكي بتردد ما يقرب من 20 كيلو هرتز. البروتوكول يتضمن وصفاً مفصلاً لجميع الخطوات المطلوبة من أجل اختبار صحيحة، بما في ذلك تصميم العينة وحساب الإجهاد، ومواءمة مع تردد صدى، إجراء اختبار، وكسر الثابتة النهائية.

تشمل التعب نتائج اختبار الإجهاد، وعدد من الدورات، تحميل تحميل ويمكن رؤية حرف الإنهاء اختبار (الكسر أو تشغيل السحب) في الجدول 1، حيث ترد الصلب خفف وتطفئ النتائج من حياة التعب من 50CrMo4. تفسير نتائج اختبار الحياة التعب الأكثر شيوعاً هو ما يسمى S-ن الأرض (S-الإجهاد، N-عدد الدورات)، يعرف أيضا باسم الأرض Wöhler. اعتماد الحياة التعب على الإجهاد تحميل التطبيقية المرسومة في رسم تخطيطي مع محور المقلوب معطى تاريخيا، حيث قيمة مستقلة (تحميل الإجهاد) على المحور y وتعتمد القي...

بروتوكول للموجات فوق الصوتية التعب التجارب في منطقة دورة عالية وعالية جداً في وضع تحميل ضغط التوتر المحوري.

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

الهدف العام من هذه التجربة هو تقييم عمر التعب للمواد في منطقة الدورة العالية للغاية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول سلامة وموثوقية المكونات المعدنية التي يجب أن تتحمل دورات التحميل البالغة عشرة ملايين أثناء التشغيل. تعتمد هذه التقنية على دفع العينة إلى الاهتزاز الطولي عند كل تردد رنين 20 كيلو هرتز ، مما يعني أنه يتم تنفيذ ما يقرب من 20،000 دورة تحميل في الثانية.لتكون قادرا على دفع العينة إلى الاهتزاز عند تردد الرنين هذا ، يجب تصميم حجمها وشكلها بعناية لحالة الرنين. سيتم إجراء الاختبارات باستخدام جهاز اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية. يجب تشكيل عينات من المواد التجريبية للحصول على هندسة الساعة الرملية القياسية لاختبارات ضغط التوتر.هذا الرسم لعينة الاختبار يحدد الأبعاد ذات الصلة. اختر قطر الرأس وقطر المقياس ونصف قطر المقياس وفقا لمعلمات المواد وظروف الاختبار ، فهذه تحدد طول المقياس. يحدد طول الرأس الكتلة الإجمالية للعينة ويجب حسابه للوفاء بشرط الرنين عند 20 كيلو هرتز.ابدأ بإعداد جهاز الاختبار. حدد سونوترودي مناسب لنطاق الإزاحة المطلوب. قم بربط برغي التوصيل في سونوترودي حتى يصل إلى القاع ، ثم انشر كمية صغيرة من الجل الصوتي على وجه سونوتروديبعد ذلك ، قم بربط سونوترودي في المحول الكهرضغطية. انتقل إلى الكمبيوتر لنظام الموجات فوق الصوتية. استخدم برنامج التحكم للعثور على تردد الرنين الفعلي للنظام.الآن اعمل على تركيب العينة. قم بربط برغي التوصيل في العينة حتى تصل إلى القاع ، ثم قم بربط العينة بسونوترودي. تم تركيب هذه العينة بشكل صحيح لقياس تردد الرنين التالي.استخدم الآن برنامج التحكم للعثور على تردد الرنين للنظام مع العينة. استعد لتعديل العينة إذا كان تردد الرنين أقل من تردد النظام. للتعديلات ، جهز مخرطة.بعد ذلك ، قم بإزالة العينة من سونوترودي ، ثم قم بتركيب العينة في مخرطة لتقليل كتلتها. استخدم المخرطة لخفض عشر المليمتر على كل رأس ، وإزالة كتلة متساوية من كل جانب من جوانب العينة لرفع تردد الرنين والحفاظ على هندستها. عند الانتهاء ، أعد العينة إلى سونوترودي.بعد ذلك ، قم بقياس تردد الرنين للنظام بالعينة مرة أخرى. استمر في إزالة العينة من سونوترودي وتقليل كتلتها حتى يصبح ترددا الرنين في حدود عشرة هرتز. ابدأ من جهاز الاختبار مع إزالة العينة.تأكد من وصول برغي التوصيل إلى قاع العينة ، ثم انشر كمية صغيرة من الجل الصوتي على وجه العينة. خذ العينة مرة أخرى إلى سونوترودي وقم بلفها في مكانها. بالنسبة لهذا النظام المبرد بالماء ، قم بتركيز فوهات المياه في أعلى رأس العينة حتى يتدفق الماء بسلاسة على طول المقياس.أخيرا ، اضبط نظام التبريد للمحول الكهرضغطية. في الكمبيوتر التحكم بدء الاختبار. ينتهي الاختبار تلقائيا عند بدء صدع التعب في العينة.أوقف أنظمة التبريد وقم بفك العينة. كما في هذه الحالة ، غالبا ما يكون من الممكن رؤية الكراك على سطح العينة. يؤدي بدء صدع التعب في العينة إلى تغيير صلابة نظام الموجات فوق الصوتية الذي يحول النظام خارج تردد الرنين وبالتالي يتم إنهاء الاختبار بشكل طبيعي عند بدء الكراك.إذا لم يبدأ صدع التعب قبل الحد الأقصى لعدد الدورات في الاختبار ، ملاحظة الاختبار على أنه نفاد وأنه يقدم سعة التحميل الآمنة. هذه البيانات لثلاثة أنواع مختلفة من الفولاذ ، Hardox 450 و Strenx 700MC و S355J2. إجهاد التحميل على طول المحور الرأسي.عدد دورات تحميل الاختبار على طول المحور الأفقي. انتهت جميع الاختبارات بكسر قبل الدورات العاشرة باستثناء واحدة ، نقطة البيانات المميزة بسهم. تم إنهاء هذا الاختبار بسبب نفاد.توفر صورة المجهر الإلكتروني الماسح هذه معلومات عن بدء وانتشار الكراك المتعب. بدأ صدع التعب على السطح الحر. انتهى انتشار الكراك عندما تحول نظام الموجات فوق الصوتية من الرنين وانتهى الاختبار.تتوافق المنطقة الأخف مع الكسر عن طريق التحميل الساكن. العينة هي 50 ماليبتينوم الكروم أربعة مروية في الفولاذ المقسى. هذه صورة مجهر إلكتروني ماسح لتجويف على سطح 50 عينة فولاذية من الكروم بعد عملية تبريد غير سليمة.تعمل التجاويف على تسريع عملية بدء الكراك التعب من خلال العمل كشقوق تركيز الإجهاد. نتيجة اختبار التعب هذا غير مقبولة. صورة المجهر الإلكتروني الماسح هذه هي لمنطقة انتشار شقوق التعب لعينة سبائك الألومنيوم AW7075.يشير السهم إلى اتجاه انتشار شقوق التعب. انتشر الكراك بآلية التعب عبر التبلور. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها قادرة على محاكاة سنوات من التشغيل في ساعات أو أيام قليلة.بمجرد إتقانها ، يمكن تنسيق العينة وتشغيلها في عشرين دقيقة إذا تم تصميمها في الماكينة بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر تبريد مقياس العينة بشكل مكثف بشكل صحيح. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التعب لاستكشاف منطقة الدورة العالية.بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تنسيق عينات اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية وتشغيلها وتبريدها. لا تنس أن العمل بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يكون خطيرا للغاية على الأذنين ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات ، مثل سدادات الأذن ، أثناء تنفيذ هذا الإجراء. تود مجموعتنا أن تعرب عن تقديرها لمساهمات البروفيسور أوتاكار بوكوفكا في جهودنا البحثية.

ultrasonic-fatigue-testing-in-the-tension-compression-mode

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

نقدم بروتوكولا لاستخدام مقياس التريبومتر بمساعدة كهرضغطية ومقياس البروفيلومتر البصري للتحقيق في اعتماد التآكل بالموجات فوق الصوتية وتقليل الاحتكاك على السرعة الخطية وضغط التلامس وخصائص السطح.

تجارب على الموجات فوق الصوتية التزييت باستخدام Tribometer Piezoelectrically بمساعدة وProfilometer البصرية

&lt; p class = 'jove_content'&gt; يتم وصف إجراء مباشر للحام بالموجات فوق الصوتية للقسائم المركبة بالحرارة للاختبار الميكانيكي الأساسي. الخصائص الرئيسية لعملية اللحام بالموجات فوق الصوتية هذه هي استخدام مديري الطاقة المسطحة لإعداد العملية المبسطة واستخدام بيانات العملية للتعريف السريع لظروف المعالجة المثلى.

بالموجات فوق الصوتية لحام كوبونات الحراري المركب لتوصيف الميكانيكية للحام المفاصل من خلال لفة واحدة القص اختبار

تعتبر الميكانيكا الحيوية للأنسجة &lt; p class = 'jove_content'&gt; مهمة للحفاظ على شكل الخلية ووظيفتها ولتحديد النمط الظاهري. يوضح هذا التقرير البروتوكولات الميكانيكية غير المدمرة لتوصيف الخصائص المرنة واللزجة المرنة للأنسجة الرخوة البشرية ، والتي يمكن تطبيقها مباشرة على ركائز هندسية للأنسجة للسماح بالمطابقة الوثيقة للمواد الهندسية مع الأنسجة الأصلية.

توصيف النشاط الحيوي للأنسجة لينة الإنسان عن طريق المسافة البادئة واختبار الشد

التعب ميكروستروكتورالي الصغيرة الكراك نمو السلوك هو التحقيق في استخدام نهج منهجية رواية الجمع بين الكراك نمو معدل القياس والسلالة-حقل التحليل للكشف عن الحقل تشوه تراكمية على المستوى الفرعي الحبوب.

قياسات سلالة المجال الكامل للتعب ميكروستروكتورالي الصغيرة الكراك نشر استخدام أسلوب ارتباط الصورة الرقمية

يصف البروتوكول طرق اختبار نشاط الشد الفعالة والقابلة للتكرار لأوتار المريدين من خلال استخدام التركيبات المطبوعة ثلاثية الابعاد المخصصة المناسبة.

اختبار نشاط لأوتار المورين

يتم استخدام ارتباط الصورة الرقمية في اختبارات التعب علي اله اختبار الرنين للكشف عن الشقوق المجهرية ورصد انتشار الكراك في العينات الملحومة. الشقوق علي سطح العينة تصبح مرئية كزيادة السلالات.

رصد الكراك في اختبار التعب الرنين من العينات الملحومة باستخدام ارتباط الصورة الرقمية

هنا ، نقدم بروتوكول القياس لجهاز الموجات فوق الصوتية للإرسال المحوري ثنائي الاتجاه (BDAT) بالتفصيل واختباره في دراسة التكاثر ، مع الأخذ في الاعتبار 14 مشاركا أصحاء و 3 مشغلين. كانت الموثوقية ، التي تم قياسها باستخدام معاملات الارتباط داخل الفئة (ICC) ، جيدة إلى ممتازة لأربعة معلمات ذات أهمية.

تقييم العظام القشرية باستخدام الموجات الموجهة بالموجات فوق الصوتية: دراسة التكاثر في السكان الأصحاء

الموجات فوق الصوتية هي الطريقة الأكثر شيوعا في البيئة السريرية لتقييم حجم وهيكل وتر العرقوب. لتوسيع تقييم وتر العرقوب بطريقة أكثر شمولا ، تم مؤخرا اقتراح نهج توصيف الأنسجة بالموجات فوق الصوتية (UTC) والتحقق من صحته في الدراسات السريرية.

توصيف أنسجة الموجات فوق الصوتية لوتر العرقوب البشري عن طريق القياس الكمي لاستقرار أنماط الصدى

يقدم هذا البروتوكول تكوين جهاز اختبار ضغط قادر على قياس الخصائص الميكانيكية للهياكل الدقيقة في منطقة الانفعال الصغير، إلى جانب طريقة منهجية لاختبار الضغط باستخدام هذا الجهاز. يمكن استخدام الجهاز المقترح لتحليل الهياكل المجهرية المختلفة والسلوك الميكانيكي للمواد القائمة على البوليمر.

قياس استجابة الإجهاد-الانفعال الانضغاطي عند الانفعالات الصغيرة

يصف هذا البروتوكول طريقة موحدة ومحمولة تعتمد على الموجات فوق الصوتية لقياس طيف الصلابة الوظيفية لوتر وتر العرقوب عبر زوايا متعددة لمفاصل الكاحل لدى الرياضيين النخبة، مما يتيح تقييما موثوقا وقابلا للتكرار لسلوك الأوتار الميكانيكي تحت ظروف تحميل مختلفة.

موثوقية بروتوكول التصوير المرن القائم على الاهتزاز لتقييم صلابة وتر وتر العرقوب عبر زوايا مفاصل متعددة لدى الرياضيين النخبة

تعلم اختبار التعب بالموجات فوق الصوتية لتقييم عمر المواد في منطقة الدورات فائقة العالية باستخدام اهتزاز طولي بتردد 20 كيلوهرتز. تساعد هذه الطريقة الباحثين على دراسة سلامة المكونات المعدنية.

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

استكشف المزيد من الفيديوهات