Name: עייפות אולטראסאונד בדיקה במצב מתח דחיסה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: למדו את שיטת בדיקת העייפות האולטראסאונדית להערכת חיי העייפות של מתכות במצב מתח-דחיסה. השיטה מבוססת על רטט בתדר תהודה של 20 קילוהרץ ומאפשרת ביצוע כ-20,000 מחזורי עומס בשנייה.

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

העבודה נתמכה על ידי פרוייקטים: "מרכז המחקר של אוניברסיטת ז'ילינה - שלב 2nd" , ITMS 313011D 011, סוכנות גרנט המדעית של משרד החינוך, המדע והספורט של הרפובליקה הסלובקית, האקדמיה למדעים של ספרדית, מעניקה מס: 1/0045 / 17, 1/0951/17 ו- 1/0123/15, סוכנות הפיתוח, ומחקר סלובקית תעניק מס APVV-16-0276.

הערה: הגאומטריה של הדגימה כל צריך להיות נבחר מחושבת על-פי המכאניות והפיזיקליות של החומר נבדק, כך שיהיה לה על תדר תהודה זהה של מערכת בדיקות אולטרה סאונד.

1. קביעת הדגימה הבדיקה עייפות מידות
הערה: הגיאומטריה הדגימה הרגיל דחיסה המתח "שעון חול", עם ממדים עיקריים המוגדרים, מוצג באיור1. מידות ד, יח, ו- r הם המשתמש הגדיר (עצמאית), בעוד l ו- L מידות יש לחשב, על פי התנאים של התדר הנכון תהודה (תלוי). מד אורך l נובעת רק היחס הגיאומטריה בין d, r, ו- D, ו יכול להיות מחושב בקלות או המתקבל מודל רכיב; לכן, זה לא יהיה מושא לדיון נוסף.
<ol><li>
קביעת ממדים עצמאית הערה: הממדים העיקריים של הדגימה (יח, יח, r) נבחרו על-פי הפרמטרים גשמי ותנאי הבדיקה.<ol>
<li>לקבוע את קוטר מד ד על פי הנפח הנדרש של חומר לבדיקה. במקרה של מיקרו הומוגני עם הפגמים הפנימיים לא, מד קוטר קטן יותר הוא מועדף. במקרה של חומר עם פגמים פנימיים משמעותיים (כגון חללים shrinkages בחומרים יצוקה), מד קוטר גדול יותר יש צורך. מד קוטר d היא בדרך כלל מ- 3 מ מ 5 מ מ.</li>
		<li>לקבוע את קוטר ראש D לפי הגודל הזמין גשמי ניסיוני. קוטר ראש בשימוש D הוא בדרך כלל מ 10 מ"מ עד 15 מ"מ. הערה: הוא D גדול יותר, האורך הראשי (L) תהיה קצרה יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לקבוע רדיוס מד r על-פי ההתפלגות מכאניים הנדרשים באורכו מד של הדגימה. הוא מד ה-קוטר r גדול יותר, חלקה ההתפלגות מכאניים. רדיוס מד נפוץ הוא r = 20 מ מ או r = 32 מ מ. הערה: זה ה- r גדול יותר, זמן הדגימה.</li>
	<li>
קביעת ממדים מותנה
	<ol>
<li>לקבוע את מספר הגל K על פי נוסחה9,הבאים18: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> הערה: ה- fr הנה תדר תהודה של מערכת אולטרה סאונד (Hz), ρ היא צפיפות האחסון (ז ק ג-3) ו- Ed הוא מודול דינאמי האלסטיות (ז ק ג-3).</li>
		<li>לקבוע את קירוב היפרבולי של הרדיוס מד, על פי נוסחה9,הבאים19: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> הערה: הנה l אורך מד (ז), D הוא קוטר ראש (ז) ו- d הוא הקוטר מד (ז) (איור 1).</li>
		<li>לקבוע האקסצנטריות יעיל על פי נוסחה9,הבאים18: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> הערה: כאן הוא קירוב היפרבולי (מ-1) נקבע על ידי משוואה (2) , K הוא מספר הגל (-) על פי הביטוי (1).</li>
		<li>לקבוע את האורך של הראש (L) על פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> הערה: כאן K הוא מספר הגל (-) נקבע על פי הביטוי (1) למשל 1.2.1, β הוא האקסצנטריות יעיל (מ-1) נקבע על ידי משוואה (3) ו- l הוא האורך מד (ז) (איור 1).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. חישוב של מתח מכני באורך מד הדגימה
<ol><li>לקבוע את הגורם גיאומטרי norming <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> על פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>לקבוע את ɛ משרעת דפורמציה לפי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> הערה: כאן <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> היא הגורם גיאומטריים (-) והיא u משרעת הזחה הנדרש של הסוף חינם של הדגימה (ז).</li>
	<li>לקבוע מכאניים משרעת σ על-פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> הערה: הנה ɛ משרעת דפורמציה (-) על פי הביטוי (5), Ed מודול דינאמי האלסטיות (ז ק ג-3). אם הלחץ מכני מחושב הוא נמוך מדי, יש צורך להגדיל את העקירה משרעת u (ז), ולהיפך.</li>
</ol>3. ייצור של הדגימה עם בעיבוד שבבי
<ol><li>עקב סטיות קטנות שונות מהדוגמאות במכונה של צורה אידיאלית, מייצרים דגימות עם עוד ראשי, בדרך כלל L + 0.5 מ מ.</li>
</ol>4. הירמון של תדר התהודה של הדגימה עם מערכת אולטרה סאונד
הערה: הרמוניה הוא התהליך של מפצה סטיות קטנות שונות של הדגימה אמיתי מן הצורה האידיאלית, מחושבת, כדי להשיג תדר תהודה נכונה אשר נמצא בהרמוניה עם sonotrode אולטרה סאונד אקוסטי.
<ol><li>בחר את סוג sonotrode אקוסטית, המתאים על פי הטווח הזחה נדרש, אשר מסוגל לספק לחץ מכני מתאימה הדגימה. הערה: כל סוג של sonotrode הוא תוכנן, מכויל עבור מגוון הזחה שונים, ובכך sonotrode נכונה נבחר על פי משרעת הזחה נדרש החישוב לפי סעיף 2.</li>
	<li>
לטעון את sonotrode על הממיר piezo-חשמלי.
	<ol>
<li>בורג את בורג חיבור בתוך החור המרכזי ב sonotrode עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>מורחים ג'ל אקוסטי על פניו sonotrode. הערה: כמות קטנה של ג'ל משמש, בדיוק מספיק למלא אי סדירות של המשטחים, אשר משפר את ההעברה של הגל מכני בין אלמנט פייזו-חשמלי ממיר את sonotrode.</li>
		<li>להבריג את sonotrode הממיר piezo-חשמלי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את מערכת אולטרה סאונד עם ממיר חשמלי piezo עם sonotrode הנטען כדי למדוד את תדר תהודה של מערכת מסוימת בטמפרטורת בפועל.<ol>
<li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד (למשל, Win20k).</li>
		<li>בחר את סוג sonotrode בשימוש בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
		<li>הזן את משרעת תזוזה אפשרית הנמוך ביותר עבור sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
		<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
		<li>קרא את תדירות תהודה בפועל של המערכת בתיבת "תדירות".</li>
		<li>לחץ על כפתור "עצור".</li>
	</ol>
</li>
	<li>הר הדגימה בסוף sonotrode.<ol>
<li>להבריג את הבורג חיבור החור המרכזי של הדגימה עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>בורג הדגימה sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את מערכת אולטרה סאונד עם ממיר חשמלי piezo עם sonotrode הנטען, הדגימה כדי למדוד את תדר תהודה של מערכת מסוימת בטמפרטורת בפועל.<ol>
<li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
		<li>בחר את סוג sonotrode השתמשו בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
		<li>הזן את משרעת תזוזה אפשרית הנמוך ביותר עבור sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
		<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
		<li>קרא את תדירות תהודה בפועל של המערכת בתיבת "תדירות".</li>
		<li>לחץ על כפתור "עצור".</li>
	</ol>
</li>
	<li>כאשר תדר תהודה של המערכת עם הדגימה הנטען הוא נמוך מזה בלי הדגימה, להקטין את המסה של הדגימה שתורידו פניהם של הראש של הדגימה. הערה: אם תדר תהודה עם דגימה הנטען הוא גבוה יותר, זה יהיה צורך להפחית את מד קוטר d, אשר לשנות את התנאים של הבדיקה. זו הסיבה 0.5 מ מ מתווסף אורך ראשי בתהליך הייצור.<ol>
<li>פרוק את הדגימה מ sonotrode.</li>
		<li>בעיא הדגימה מחרטה, להנמיך 0.1 מ מ של הפנים של הראש הראשון.</li>
		<li>בעיא הדגימה מחרטה, להנמיך 0.1 מ מ של הפנים של הראש השני.</li>
		<li>חזור על שלב 4.6 עד תדר תהודה בתוך סובלנות של ±-10 הרץ.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. סופי הרכבה של הדגימה Sonotrode לפני הבחינה עייפות
<ol><li>החל ג'ל אקוסטי על פניהם ליצור חיבורים בין sonotrode את הדגימה.<ol>
<li>להבריג את הבורג חיבור החור המרכזי של הדגימה עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>מורחים את הג'ל אקוסטי על הדגימה. הערה: רק כמות קטנה של ג'ל אקוסטי משמש למילוי סדרים על פני השטח כדי לשפר את העברת גל אקוסטי מ sonotrode הדגימה.</li>
		<li>בורג הדגימה sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. להפעיל את מערכת הקירור עבור הדגימה
<ol><li>אם קירור אוויר, למקד את זרם אוויר ישירות על האמצע של מד אורך הדגימה, ולהמתין עד 20 s, אז הזרימה של הנחל אוויר הרוויות הדגימה.</li>
	<li>אם קירור, למקד את חרירי מים בראש העליון של הדגימה, התאם את עוצמת זרם כך המים זורם בצורה חלקה לאורך מד, כדי להימנע קוויטציה. הערה: השוקע הדגימה לתוך מים או שמן אפשרי גם כן, עם זאת ניתן להשתמש רק למשך זמן קצר בדיקות בשל האפקט קוויטציה משמעותית, אשר מאיץ את תהליך החניכה של קראק עייפות.</li>
</ol>7. להפעיל את מערכת הקירור של ממיר חשמלי Piezo
<ol><li>לפתוח את השסתום זרם אוויר ולהתאים את הלחץ במרווח בין 0.5 ל- 1 בר.</li>
</ol>8. להריץ את הבדיקה-הזחה נדרש משרעת
<ol><li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
	<li>בחר את סוג sonotrode בשימוש בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
	<li>הזן את משרעת הזחה המבוקש sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
	<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
</ol>9. עייפות קראק חניכה והתפשטות
<ol><li>שימו לב כי לאחר העייפות לפצח חניכה והתפשטות דרך חלק של חתך הרוחב, המערכת הוא העביר את תדר תהודה הבדיקה מסתיימת באופן טבעי.</li>
	<li>אם הבדיקה אינה מסתיימת עם שבר, כשמגיעים המבוקש מספר מחזורים, טעינה (המבחן הוא בניהול אאוט) לסיים באמצעות לחצן "Stop" לתוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
</ol>10. ביטול טעינה הדגימה מ Sonotrode
<ol><li>. לך הדגימה מ sonotrode אולטראסוניות לעזאזל</li>
</ol>11. סטטי טעינת כוח שבירה
<ol><li>להשתמש כוח טעינה סטטית שבר את שאר חתך הרוחב עם שימוש של מכונה טעינה סטטית. הערה: וקטור ואת סוג כוח טעינה עבור השבר סטטי צריך להתכתב עם הסוג של העייפות טוען כך השטח שבר יש אופי עקבי.</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>

אין לנו לחשוף.

בדיקות אולטרה סאונד עייפות הוא אחד מהשיטות אשר מאפשר בדיקה של החומרים מבניים באזור מחזור גבוהה במיוחד. עם זאת, הדגימה לצורה ולגודל מוגבלים מאוד ביחס תדר תהודה. למשל, בדיקה של יריעות דקות במצב הטעינה צירית אפשרי בדרך כלל לא. בנוסף, בדיקה של דגימות גדולות בדרך כלל. בלתי אפשרי, כי המכונות הבדיקה אינם מספקים כוח כזה וזה ידרוש את העיצוב של מערכת אולטראסאונד מיוחדת
תקין, חישוב, ועיצוב הרמוניה של הדגימה להמעיט, גם כאשר גנרטורים אולטרסאונד המודרניים מסוגלים לווסת את גל קולי בהצלחה להדהד הדגימה עם מידו...

עייפות נזק חומרי מבנה חזק מחובר ה תיעוש, בעיקר עם שימוש של מנוע קיטור, קטרי קיטור בתחבורה מסילתית, שבו הרבה רכיבי מתכת, בעיקר ברזל מבוסס, השתמשו ואינה לעמוד שונים סוגי העמסה מחזורית. אחד המבחנים המוקדמים נעשה על ידי אלברט (גרמניה 1829)1 על שרשראות עוסקת בייצור ושיווק של גלגלות שלי. תדירות ההעמסה היה 10 כפיפות לדקה, ויבחן מרבית מוקלטות 100,000 הגיעו טעינת מחזורים1. עבודה חשובה נוספת בוצעה על ידי ויליאם פיירברן בשנת 1864. הבדיקות בוצעו על קורות ברזל עם השימוש עומס סטטי, אשר הוסר על ידי מנוף, ואז הפיל גורמת ויברציות. וברוחב הייתה עמוסה בהדרגה הגדלת מתח טעינה משרעת. לאחר שהגיע-300,000 מחזורים שונות טעינת מתח amplitudes, בסופו של דבר וברוחב נכשלה לאחר כמעט 5,000 טעינת מחזורים בבית משרעת הטעינה של שתי חמישיות של חוזק מתיחה האולטימטיבי. המחקר הראשון מקיף ושיטתי של השפעת מתח חוזרות ונשנות על חומרים מבניים נעשה על ידי אוגוסט ווהלר ב 1860-18701. לבדיקות אלה, הוא השתמש פיתול, כיפוף ו מצבי ההעמסה צירית. ווהלר תוכנן הרבה עייפות ייחודי בדיקות המכונות, אבל החיסרון שלהם היה מבצע נמוך מהירויות, לדוגמה מכונת כיפוף המהירה מסתובב לנתח סל ד 72 (1.2 Hz), ובכך השלמה של התוכנית הניסיונית לקח 12 שנה1. לאחר ביצוע בדיקות אלה, הוא נחשב כי כשמגיעים של משרעת טעינה שבו החומר עומד 107 מחזורים, השפלה עייפות היא זניחה, החומר יכול לעמוד מספר אינסופי של מחזורי טעינה. משרעת העמסה זו נקראה "גבול העייפות" והפך הפרמטר העיקרי בעיצוב תעשייתי במשך שנים רבות2,3.
התפתחות נוספת של מכונות תעשייתי חדש, אשר נדרש יעילות גבוהה יותר וחיסכון בעלויות, נאלץ לספק את האפשרות של טעינה גבוה יותר, מהירויות גבוהות יותר מבצע משכים גבוה, אמינות גבוהה עם דרישות תחזוקה נמוכה. לדוגמה, רכיבים של הרכבת במהירות גבוהה Shinkanzen, לאחר 10 שנים של המבצע, חייבים לעמוד כ 109 מחזורים ' כשל של רכיב ראשי יכול להיות השלכות קטלניות4. יתר על כן, רכיבים של מנועי סילון לעיתים קרובות פועלים עם סל"ד 12,000, מרכיבי מפוחי טורבו לעיתים קרובות עולה על 17,000 סל ד. אלה מבצע גבוהה במהירויות דרישות מוגברת עייפות החיים בדיקה באזור כביכול מחזור גבוהה במיוחד, כדי להעריך אם עוצמת עייפות חומר יכול באמת להיחשב קבוע עבור יותר מ-10 מיליון מחזורים. לאחר הבדיקות הראשונה שבוצעה על-ידי העולה על זו סיבולת, היה ברור כי עייפות כשלים יכולים להופיע אפילו נמוך יותר מאשר המגבלה עייפות, מתח יישומית amplitudes לאחר מספר מחזורים יותר מ 107, וזה המנגנון נזק וכישלון יכול להיות שונה מן הרגיל אלה5.
יצירת תוכנית הבדיקה עייפות שמטרתו לחקור את האזור מחזור גבוהה במיוחד נדרש הפיתוח של מכשירי בדיקה חדשים חזק להגדיל את תדירות טעינה. סימפוזיון התמקד בנושא זה התקיים בפריז ביוני 1998, שבו ניסיוני תוצאות הוצגו אשר התקבלו על-ידי-Stanzl-Tschegg6 Bathias7 -טעינת תדרים, על ידי ריצ'י8 עם השימוש של 1 קילו-הרץ-20 קילו-הרץ סגור לולאה סרוו-הידראולי בדיקה מכונת, ועל -ידי דוידסון8 עם 1.5 קילו-הרץ מגנטו-strictive הבדיקה המכונה4. מאותו הזמן, הוצעו פתרונות רבים, אבל עדיין הכי נפוץ המכונה בשימוש עבור סוג זה של הבדיקה מבוססת על הרעיון של מנסון מ- 1950 ומשתמשת תדרים סכום קרוב ל-20 קילו-הרץ9. מכונות אלה שהפגינו איזון טוב בין תעריף עומס, דיוק קביעת מספר מחזורים, ואת הזמן של הבדיקה עייפות (1010 מחזורים מושגות כ 6 ימים). התקנים אחרים היו יכולים לספק תדרים העמסה גבוהה יותר, כמו זה המשמש Girald בשנת 1959-92 kHz ואת Kikukawa בשנת 1965-199-הרץ עם זאת, אלה משמשים לעתים נדירות מאחר שהם יוצרים המחירים דפורמציה גבוהה מאוד, מאז הבדיקה נמשך רק כמה דקות, שגיאת מדהים ב ספירת המחזור צפוי. גורם חשוב נוסף הגבלת התדר טעינה של התקנים תהודה לבדיקת עייפות הוא הגודל של הדגימה, אשר ביחס ישיר עם התדר תהודה. גדול יותר הטעינה המבוקש התדירות, קטן יותר הדגימה. זו הסיבה למה נדירות10תדרים מעל 40 קילו-הרץ.
מאז משרעת העקירה היא בדרך כלל מוגבלת בתוך מרווח הזמן בין 3 ל 80 מיקרומטר, בדיקות אולטרה סאונד עייפות יכולה להיות בהצלחה שהוחלו על חומרים מתכתיים ביותר, אבל טכניקות לבדיקה של חומרים פולימריים כגון PMMA11 ו ללא הפרדות צבע12 גם פותחו. באופן כללי, עייפות אולטראסאונד בדיקה אפשרית לבצע במצבי הטעינה צירית: מתיחה - דחיסה סימטרית מחזור13,14, מתח - מתח מחזור15, כיפוף15, 3 נקודות, ויש גם כמה מחקרים עם שיפורים מיוחדים של המערכת עבור פיתול בדיקות15,16 ו- כיפוף biaxial17. זה לא ניתן להשתמש דגימות שרירותי, כי עבור שיטה זו, הגיאומטריה קשורה אך ורק להשגת תדירות תהודה-20 קילו-הרץ. עבור טעינת צירית, מספר סוגים של דגימות יש כבר נפוץ, בדרך כלל עם צורת זכוכית עם קוטר אורך מד 3 עד 5 מ מ. עבור 3 נקודות הכיפוף, יריעות דקות משמשות, ועוצבו על שיטות אחרות סוגים מיוחדים של דגימות, לפי סוג שיטת ובדיקות תנאים. השיטה מיועדת הערכה של עייפות החיים באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד, וזה אומר כי ב-20 קילו-הרץ הטעינה, מיליון מחזורים, מתקבל ב-50 s; לכן, זה נחשב בדרך כלל את הגבול התחתון של טעינת מחזורים אשר יכול ייחקרו עם דיוק סבירה, לגבי המספר של מחזור נחישות. כל הדגימות חייב להיות בהרמוניה עם קרן אולטרה סאונד על-ידי שינוי המסה של הדגימה כדי לספק את תדר תהודה נכון של המערכת: קרן אולטרה סאונד עם הדגימה.

<table><tbody><tr><td>מכשיר לבדיקת עייפות אולטרסאונד</td><td></td> <td>Lasur-20</td> <td>קילו-הרץ, המשמש לבדיקות עייפות</td></tr><tr><td>Nyogel 783</td><td>Nye חומרי סיכה-משמש</td><td></td> <td>כג'ל אקוסטי לחיבור חלקי המערכת האולטרסאונד</td></tr><tr><td>Win 20k תוכנה</td> <td>Lasur-Software להפעלת מכונת בדיקת העייפות Lasur</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

עייפות אולטראסאונד בדיקה במצב מתח דחיסה

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

בדיקות אולטרה סאונד עייפות הוא אחד מספר שיטות המאפשרות חוקרים עייפות נכסים באזור מחזור גבוהה במיוחד. השיטה מבוססת על חשיפת הדגימה כדי ויברציות האורך בתדר התהודה שלו קרוב-20 קילו-הרץ. השימוש בשיטה זו, זה אפשרי לצמצם באופן משמעותי את הזמן הנדרש עבור הבדיקה, בהשוואה התקנים הבדיקה המקובלת בדרך כלל עובדים בתדרים מתחת 200 Hz. הוא משמש גם כדי לדמות טעינה של חומר במהלך מבצע בתנאים מהירות גבוהה, כגון אלה מנוסים על ידי רכיבים של מנועי סילון או מכונית טורבו משאבות. יש צורך לפעול רק באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד, בשל האפשרות של שיעורי דפורמציה גבוהות ביותר, אשר יכולה להיות השפעה משמעותית על תוצאות הבדיקה. צורת הדגימה וממדים חייב להיות שנבחרו בקפידה, מחושב כדי למלא את התנאי תהודה של מערכת אולטרה סאונד; לפיכך, אין אפשרות לבחון את רכיבי מלא או דגימות של צורה שרירותית. לפני כל בדיקה, זה הכרחי ליצור הרמוניה הדגימה עם התדר של מערכת אולטראסאונד כדי לפצות על סטיות של הצורה אמיתית מזו אידיאלי. זה בלתי אפשרי לבצע בדיקה עד שבר מוחלט של הדגימה, מאז הבדיקה מסתיימת באופן אוטומטי לאחר החניכה, הפצת הקראק ל אורך מסוים, כאשר הנוקשות של המערכת משתנה מספיק כדי להעביר את המערכת מתוך התהודה תדירות. כתב יד זה מתאר את תהליך הערכה של העייפות של חומרים מאפיינים עייפות אולטרה סאונד בתדירות גבוהה טעינה עם שימוש מכני תהודה בתדר קרוב-20 קילו-הרץ. הפרוטוקול כולל תיאור מפורט של כל השלבים הדרושים עבור מבחן הנכון, כולל עיצוב הדגימה, חישוב מתח, משלימים עם התדר תהודה, ביצוע הבדיקה, ותשבור סטטי הסופי.

תוצאות הבדיקה עייפות כוללים טעינת מתח, מספר מחזורים, טעינה, התו סיום הבדיקה (שבר או ריצה-אאוט) ניתן לראות טבלה 1, התוצאות של עייפות חיי 50CrMo4 מתרצה ואיפה מחושלת הינם מסופקים. הפרשנות הנפוצה ביותר של תוצאות הבדיקה של החיים עייפות הוא ה-S כביכול - N מגרש (S - מתח, N - מספר מחזורים), הידוע גם בשם העלילה של ווהלר. התלות של עייפות החיים הלחץ הטעינה יישומית מותווים בדיאגרמת עם היסטורית נתונה ציר הפוך, כאשר ערך עצמאי (טעינת מתח) הוא על ציר y והערך התלויים (מספר מחזורי...

פרוטוקול עבור עייפות אולטראסאונד בדיקה באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד במצב טעינה מתח צירית-דחיסה.

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 ...

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להעריך את חיי העייפות של חומר באזור המחזור האולטרה-גבוה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח לגבי בטיחות ואמינות של רכיבים מתכתיים שצריכים לעמוד בעשרת מיליון מחזורי הטעינה שלנו במהלך הפעולה. טכניקה זו מבוססת על הנעת הדגימה לרטט האורכי בכל תדר תהודה של 20 קילו-הרץ, מה שאומר שכ-20,000 מחזורי טעינה מתבצעים בשנייה.כדי להיות מסוגל להניע את הדגימה לרטט בתדר התהודה המסוים הזה, יש לתכנן בקפידה את גודלה וצורתה למצב התהודה. הבדיקות יבוצעו באמצעות מכשיר לבדיקת עייפות אולטרסאונד. יש לעבד דגימות של החומר הניסיוני כך שיהיו בעלות גיאומטריית שעון החול הסטנדרטית לבדיקות דחיסת מתח.ציור זה של דגימת הבדיקה מסמן את המידות הרלוונטיות. בחר את קוטר הראש, קוטר המד ורדיוס המד בהתאם לפרמטרים של חומר ותנאי בדיקה, אלה קובעים את אורך המד. אורך הראש מגדיר את המסה הכוללת של הדגימה ויש לחשב אותו כדי למלא את תנאי התהודה ב-20 קילו-הרץ.התחל בהכנת מכשיר הבדיקה. בחר סונוטרודה מתאימה לטווח התזוזה הנדרש. הברג את בורג החיבור לתוך הסונוטרודה עד שהוא מגיע לתחתית, ואז מורח כמות קטנה של ג'ל אקוסטי על פני הסונוטרודה.לאחר מכן, הברג את הסונוטרודה לממיר הפיזואלקטרי. עבור למחשב עבור המערכת האולטרה-סונית. השתמש בתוכנת הבקרה כדי למצוא את תדר התהודה בפועל של המערכת.כעת עבדו על הרכבת הדגימה. הברג את בורג החיבור לתוך הדגימה עד שהוא מגיע לתחתית, ולאחר מכן הברג את הדגימה לסונוטרודה. דגימה זו מותקנת כראוי למדידת תדר התהודה הבאה.כעת השתמש בתוכנת הבקרה כדי למצוא את תדר התהודה של המערכת עם הדגימה. התכוננו לשנות את הדגימה אם תדר התהודה נמוך מזה של המערכת. לצורך השינויים, הכינו מחרטה.לאחר מכן, הסר את הדגימה מהסונוטרודה, ולאחר מכן הרכיב את הדגימה במחרטה כדי להפחית את המסה שלה. השתמש במחרטה כדי להוריד עשירית מילימטר על כל ראש, תוך הסרת מסה שווה מכל צד של הדגימה כדי להעלות את תדר התהודה ולשמור על הגיאומטריה שלה. בסיום, החזר את הדגימה לסונוטרודה.לאחר מכן, מדוד שוב את תדר התהודה של המערכת עם הדגימה. המשך להסיר את הדגימה מהסונוטרודה ולהפחית את המסה שלה עד ששני תדרי התהודה יהיו בטווח של עשרה הרץ. התחל במכשיר הבדיקה כשהדגימה הוסרה.ודא שבורג החיבור מגיע לתחתית הדגימה, ולאחר מכן על פני הדגימה מורחים כמות קטנה של ג'ל אקוסטי. קח את הדגימה בחזרה לסונוטרודה והברג אותה למקומה. עבור מערכת מקוררת מים זו, מקד את חרירי המים בראש העליון של הדגימה כך שהמים יזרמו בצורה חלקה לאורך המד.לבסוף, התאם את מערכת הקירור של הממיר הפיזואלקטרי. במחשב הבקרה התחל את הבדיקה. הבדיקה מסתיימת אוטומטית כאשר מתחיל סדק עייפות בדגימה.עצור את מערכות הקירור ופרק את הדגימה. כמו במקרה זה, לעתים קרובות ניתן לראות את הסדק על פני הדגימה. התחלת סדק העייפות בדגימה גורמת לשינוי בנוקשות המערכת האולטראסונית אשר מעבירה את המערכת מתדר התהודה ולכן הבדיקה מסתיימת באופן טבעי כאשר הסדק מתחיל.אם סדק העייפות אינו מתחיל לפני המספר המרבי של מחזורים בבדיקה, הבדיקה מצוינת כנגמרת וכי היא מציגה את משרעת הטעינה הבטוחה. נתונים אלה הם עבור שלוש פלדות שונות, Hardox 450, Strenx 700MC ו-S355J2. מתח הטעינה הוא לאורך הציר האנכי.מספר מחזורי הטעינה של הבדיקה הוא לאורך הציר האופקי. כל הבדיקות הסתיימו בשבר לפני עשרה עד מחזורים עשיריים למעט אחד, נקודת הנתונים מסומנת בחץ. בדיקה זו הסתיימה כמבחן שנגמר.תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק זו מספקת מידע על התחלת והתפשטות סדק העייפות. סדק העייפות התחיל על המשטח החופשי. התפשטות הסדקים הסתיימה כאשר המערכת האולטרסאונד יצאה מהתהודה והניסוי הגיע לסיומו.האזור הקל יותר מתאים לשבר על ידי העמסה סטטית. הדגימה היא 50 כרום מליפטינום ארבע מרווה בפלדה מחוסמת. זוהי תמונה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק של חלל על פני דגימת פלדה של 50 כרום מליפטינום לאחר תהליך קירור לא תקין.חורים מאיצים את תהליך התחלת סדק העייפות בכך שהם משמשים כחריצי ריכוז מתח. התוצאה של בדיקת עייפות זו אינה מקובלת. תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק זו היא של אזור התפשטות סדק העייפות של דגימת סגסוגת אלומיניום AW7075.החץ מציין את כיוון התפשטות סדק העייפות. הסדק התפשט עם מנגנון עייפות טרנס-גבישי. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מסוגלת לדמות שנות פעולה תוך מספר שעות או ימים בלבד.לאחר השליטה, ניתן ליצור הרמוניה של הדגימה ולהפעיל אותה תוך עשרים דקות אם היא מתוכננת במכונה כראוי. בזמן ניסיון הליך זה חשוב לזכור לקרר באופן אינטנסיבי את מד הדגימה בצורה נכונה. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום העייפות לחקור את אזור המחזור האולטרה-גבוה.לאחר צפייה בסרטון זה אתה אמור להבין היטב כיצד ליצור הרמוניה, להפעיל ולקרר את דגימות בדיקת העייפות האולטרסאונד. אל תשכח שעבודה עם אולטרסאונד עלולה להיות מסוכנת ביותר לאוזניים ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות, כגון אטמי אוזניים, בעת ביצוע הליך זה. הקבוצה שלנו רוצה להכיר בתרומתו של פרופסור אוטאקר בוקובקה למאמצי המחקר שלנו.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מציגים פרוטוקול לשימוש בטריבומטר ובפרופילומטר אופטי בסיוע פיזואלקטרי כדי לחקור את התלות של בלאי קולי והפחתת חיכוך במהירות ליניארית, לחץ מגע ותכונות פני השטח.

ניסויים בUltrasonic שימון שימוש Tribometer סייע-Piezoelectrically וProfilometer האופטי

מתואר הליך פשוט לריתוך קולי של קופונים מרוכבים תרמופלסטיים לבדיקה מכנית בסיסית. המאפיינים העיקריים של תהליך ריתוך קולי זה הם השימוש במנהלי אנרגיה שטוחים להכנת תהליך פשוטה ושימוש בנתוני תהליך להגדרה מהירה של תנאי עיבוד אופטימליים.

ריתוך Ultrasonic של קופונים Composite תרמופלסטיים עבור אפיון מכני של חיבורי ריתוך באמצעות Lap יחיד בדיקות גזירה

ביומכניקה של רקמות חשובה לשמירה על צורת התא ותפקודו ולקביעת פנוטיפ. דוח זה מדגים פרוטוקולים מכניים לא הרסניים לאפיון תכונות אלסטיות וצמיגות של רקמות רכות אנושיות, שניתן ליישם ישירות על מצעים מהונדסי רקמות כדי לאפשר התאמה קרובה של חומרים מהונדסים לרקמות טבעיות.

אפיון ביומכנית של רקמות רכות אדם באמצעות זחה ו מתיחת בדיקה

עייפות microstructurally קטן קראק צמיחה התנהגות ייחקר באמצעות גישה מוזרה מתודולוגיים המשלבים קראק צמיחה קצב המדידה זן-שדה וניתוח כדי לחשוף את השדה דפורמציה המצטבר תבואה תת רמה.

זן שדה מלא מידות עבור עייפות Microstructurally קטן לפצח את הפצת בשיטת המתאם תמונה דיגיטלי

הפרוטוקול מתאר יעיל ומלא מתיחה שיטות בדיקה ביומכנית עבור הגידים murine באמצעות שימוש מותאם אישית התאמה תלת-ממד גופי מודפס.

בדיקה ביומכנית של הגידים של מורנה

מתאם תמונה דיגיטלית משמש בדיקות עייפות על מכונת בדיקת תהודה כדי לזהות סדקים מאקרוסקופי ולנטר הפצת קראק בדגימות מרותכות. סדקים על משטח הדגימה להיות גלוי כמו זנים מוגברת.

לפצח ניטור בדיקת עייפות התהודה של דגימות מרותך באמצעות מתאם תמונה דיגיטלית

כאן, אנו מציגים בפירוט את פרוטוקול המדידה של המכשיר האולטראסוני של שידור צירי דו-כיווני (BDAT) ובודקים אותו במחקר שחזור, בהתחשב ב-14 משתתפים בריאים ו-3 מפעילים. המהימנות, שנמדדה עם מקדמי המתאם התוך-מחלקתיים (ICC), הייתה טובה עד מצוינת עבור ארבעה פרמטרים מעניינים.

הערכת עצם קליפת המוח באמצעות גלים מונחים קוליים: מחקר שחזור באוכלוסייה בריאה

אולטרסאונד היא הגישה הנפוצה ביותר במסגרת הקלינית להערכת הגודל והמבנה של גיד אכילס. כדי להרחיב את הערכת גיד אכילס בצורה מקיפה יותר, גישת אפיון רקמת האולטרסאונד (UTC) הוצעה לאחרונה ותוקפה במחקרים קליניים.

אפיון רקמת אולטרסאונד של גיד אכילס אנושי על ידי כימות יציבות של דפוסי הד

פרוטוקול זה מציג את התצורה של מכשיר בדיקת דחיסה המסוגל למדוד במדויק את התכונות המכאניות של מיקרו-מבנים באזור המתח הקטן, יחד עם שיטה שיטתית לבדיקות דחיסה באמצעות מכשיר זה. המכשיר המוצע יכול לשמש לניתוח מיקרו-מבנים שונים והתנהגות מכנית של חומרים מבוססי פולימר.

מדידת תגובת מאמץ-עיוות דחיסה בעיוותים קטנים

פרוטוקול זה מתאר שיטה סטנדרטית וניידת מבוססת אולטרסאונד לכימות ספקטרום הקשיחות התפקודית של גיד האכילס בזוויות מפרקי קרסול מרובות בספורטאים מובילים, ומאפשרת הערכה אמינה וניתנת לשחזור של התנהגות מכנית של הגידים בתנאי עומס שונים.

אמינות פרוטוקול אלסטוגרפיה מבוסס רטט להערכת נוקשות גיד אכילס בזוויות מפרקים מרובות אצל ספורטאים מובילים

למדו את שיטת בדיקת העייפות האולטראסאונדית להערכת חיי העייפות של מתכות במצב מתח-דחיסה. השיטה מבוססת על רטט בתדר תהודה של 20 קילוהרץ ומאפשרת ביצוע כ-20,000 מחזורי עומס בשנייה.

עייפות אולטראסאונד בדיקה במצב מתח דחיסה

גלה סרטונים נוספים