Name: 超音波疲労引張圧縮モードでのテスト (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: 学ぶ超音波疲労試験法で金属材料の超高サイクル疲労寿命を評価する方法。20kHzの共振周波数で1秒間に約2万回の負荷を加え、短時間で長期使用環境を再現し、金属部品の安全性と信頼性を向上させる。

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

playerTrialDesktop

仕事がプロジェクトでサポートされている:「Žilina - 2ndフェーズの大学の研究センター」、ITMS 313011 011、文部省・科学・ スロバキア共和国、スロバキア アカデミーのスポーツ科学助成機関許可第: 1/0045/17、1/0951/17、1/0123/15 スロバキアの研究・開発機関を付与し、号APVV-16-0276。

注: 各試験片の形状を選択し、テスト材料の機械的及び物理的性質に従って計算されますが超音波テスト システムと同じ共振周波数にあります。

1. 疲労試験片寸法の測定
注:定義の主な寸法と、標準の「砂時計」引張圧縮試験片形状は、図 1に示すです。寸法d、 D 、 rユーザー定義 (独立)、 lとL寸法を計算する必要がある正しい共鳴周波数 (依存) の条件に従って。ゲージ長さl d、 r、 Dのジオメトリ比に起因するだけまたは簡単に計算することができますコンポーネント モデルから得られるしたがって、さらに議論の対象はされません。
<ol><li>
独立した寸法の決定 注:供試体 (d D r) の主な寸法は、材料パラメーターおよびテスト条件によって判断されます。<ol>
<li>テストのための材料の必要量に応じてゲージ直径dを決定します。内部欠陥のない均一な微細構造の場合より小さいゲージの直径が好ましいです。(ボイド、鋳造材料の収縮) など重要な内部欠陥を有する材料、場合より大きいゲージの直径が必要です。ゲージ直径dは通常 3 mm から 5 mm までです。</li>
		<li>利用可能な実験材料サイズによると頭の直径Dを決定します。使用されるヘッドの直径Dは通常は 10 mm 15 mm です。 注:Dが大きいほどより短い頭部の長さ (L) になります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>試料のゲージの長さに必要な機械的応力分布によるとゲージの半径rを決定します。ゲージ径rが大きいほど、スムーザーは機械的応力分布。一般的に使用されるゲージの半径はr = 20 mm またはr = 32 mm。 注:Rが大きいほど、長くの標本になります。</li>
	<li>
依存寸法の測定
	<ol>
<li>次の数式9,18によると波数Kを決定します。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> 注:ここでfrは超音波システム (Hz)、 ρの共振周波数は体積密度 (kg m-3)、 Edは動弾性係数 (kg m-3)。</li>
		<li>次の数式9,19によるとゲージの半径の双曲線近似を決定します。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> 注:ここでlはゲージの長さ (m)、 Dは、頭の直径 (m)、およびdは、ゲージの直径 (m) (図 1)。</li>
		<li>次の数式9,18によると効果的な偏心を確認します。 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> 注:ここでAは式 (2) に定める双曲線近似 (m-1) とKは式 (1) に従って特定の波数 (-)。</li>
		<li>よると、次の方程式9,18頭 (L) の長さを決定します。 <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> 注:ここでKは波数 (-) 式 (1) に従って決定ポイント 1.2.1、β は効果的な偏心 (m-1) は式 (3) によって決定、 lはゲージの長さ (m) (図 1)。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 試料のゲージ長さにおける応力の計算
<ol><li>動乱の幾何学的な要因を決定する<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg">によると、次の方程式9,18。 <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>次の方程式9,18に従って変形振幅 ɛ を決定します。 <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> 注:ここで<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg">は、幾何学的な要因 (-) とuが必要な変位振幅 (m) 試験片の自由端の。</li>
	<li>応力振幅 σを次の方程式9,18によるとを確認します。 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> 注:ここで ɛ は式 (5) に基づき変位振幅 (-)、 Edは動弾性係数 (kg m-3)。変位振幅u (m) を増加する必要は計算される機械的ストレスが低すぎる場合とその逆。</li>
</ol>3. 加工、試験片の製造
<ol><li>理想的な形から加工材の様々 な小さな偏差、による長いヘッド、通常 L + 0.5 mm の試験片を製作します。</li>
</ol>4. 超音波システムと試験片の共振周波数の調和
注:調和は、超音波超音波 sonotrode との調和は、正しい共鳴周波数を取得する理想的な計算された形状から実際の標本の様々 な小さな偏差を補正するプロセスです。
<ol><li>供試体に適切な機械的ストレスを提供することが必要な変位範囲に応じて音響 sonotrode の適切な型を選択します。 注:Sonotrode の各タイプを設計して異なる変位範囲のキャリブレーション、従って適切な sonotrode がセクション 2 によって計算した必要な変位振幅によると選択されます。</li>
	<li>
圧電変換 sonotrode をマウントします。
	<ol>
<li>Sonotrode の中央の穴底に到達するまで接続ねじをねじ。</li>
		<li>音響ゲル sonotrode の顔を広めます。 注:ゲルの少量を使用すると、ピエゾ電気コンバーターと sonotrode の機械波の転送が向上、表面の凸凹を埋めるに十分なだけ。</li>
		<li>圧電変換器に sonotrode をネジします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>実際の温度で特定のシステムの共振周波数を測定するためのマウントされた sonotrode のピエゾ電気コンバーターと超音波システムを実行します。<ol>
<li>超音波テストのソフトウェア (例えばWin20k) を実行します。</li>
		<li>「モデル」ボックスのドロップ ダウン メニューで使用される sonotrode のタイプを選択します。</li>
		<li>特定 sonotrode の最も低い可能な変位振幅を「振幅」ボックスに入力します。</li>
		<li>「スタート」ボタンををクリックしてします。</li>
		<li>[頻度] ボックスでシステムの実際の共振周波数を読みます。</li>
		<li>「停止」ボタンををクリックしてします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sonotrode の終わりに試験片をマウントします。<ol>
<li>底に達するまで試験片の中央の穴に接続ネジをネジします。</li>
		<li>Sonotrode に試験片をねじ。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ピエゾ電気コンバーター搭載 sonotrode と実際の温度で特定のシステムの共振周波数を測定するための試料の超音波システムを実行します。<ol>
<li>超音波テスト ソフトウェアを実行します。</li>
		<li>Sonotrode「モデル」ボックスのドロップ ダウン メニューに使用の種類を選択します。</li>
		<li>特定 sonotrode の最も低い可能な変位振幅を「振幅」ボックスに入力します。</li>
		<li>「スタート」ボタンををクリックしてします。</li>
		<li>[頻度] ボックスでシステムの実際の共振周波数を読みます。</li>
		<li>「停止」ボタンををクリックしてします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>剥製の標本を使用してシステムの共振周波数は、試料より低いとき、試料のヘッドの顔を切り落とすことにより試料の質量を減らします。 注:剥製の標本で共鳴周波数が高い場合、テストの条件を変更すると、ゲージの直径dを小さく必要があります。これは製造過程で頭の長さを 0.5 mm を追加理由です。<ol>
<li>Sonotrode から標本をマウント解除します。</li>
		<li>旋盤に供試体をマウントし、最初の頭の顔を 0.1 mm を断る。</li>
		<li>旋盤に供試体をマウントし、2 番目の頭の顔を 0.1 mm を断る。</li>
		<li>4.6 共振周波数が ± の許容範囲内になるまで、手順を繰り返します 10 Hz。</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Sonotrode 疲労試験前に試験片の実装
<ol><li>Sonotrode と試料との間の接続を作成する面に超音波ゼリーを適用します。<ol>
<li>底に達するまで試験片の中央の穴に接続ネジをネジします。</li>
		<li>音響ゲル試料の表面を広げます。 注:音響ゲルのほんの少しの量は、sonotrode から試料の弾性波転送を改善するために表面の凹凸を埋めるためです。</li>
		<li>Sonotrode に試験片をねじ。</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. 供試体の冷却システムを実行します。
<ol><li>空気冷却を使用した場合、試料のゲージの長さの中間空気の流れを直接焦点し、約 20 を待つ s、ので、空気の流れの流れ飽和試料。</li>
	<li>冷却水を使用する場合、試料の上部のヘッドで水ノズルを集中し、キャビテーションを避けるために、ゲージの長さに沿って水がスムーズに流れるようにストリームの明るさを調整します。 注:水や油に試料を水没も可能です、疲労き裂発生過程を加速する重要なキャビテーション効果によるテスト但しこれは短時間のためにだけ使用することができます。</li>
</ol>7. 実行する圧電変換器の冷却システム
<ol><li>空気の流れのバルブを開き、0.5 および 1 つの棒間の間隔で圧力を調整します。</li>
</ol>8. 必要な変位振幅でテストを実行します。
<ol><li>超音波テスト ソフトウェアを実行します。</li>
	<li>「モデル」ボックスのドロップ ダウン メニューで使用される sonotrode のタイプを選択します。</li>
	<li>特定 sonotrode の「振幅」ボックスに要求された変位振幅を入力します。</li>
	<li>「スタート」ボタンををクリックしてします。</li>
</ol>9. 疲労き裂の発生と伝播
<ol><li>疲労き裂発生と伝ぱ断面の部分を介して、システムが共鳴周波数シフトし、テストは、当然のことながら終了後ことを確認します。</li>
	<li>テストは、繰返しの要求数に達した後、骨折で終了しない場合 (テストは実行を) 超音波テスト ソフトウェアの「停止」ボタンを使用して終了。</li>
</ol>10. Sonotrode から標本をマウント解除します。
<ol><li>超音波 sonotrode から標本がうせます。</li>
</ol>11. 静的破砕力載荷
<ol><li>静的載荷力を使用して、静的載荷機の使用とクロス セクションの残りの部分を破壊します。 注:ベクトルと静的破壊荷重の種類必要があります疲労破面が一貫性のある文字の種類に対応しています。</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>

何を開示する必要があります。

超音波疲労試験超高サイクル領域における構造材料のテストを可能にするいくつかの方法の 1 つです。ただし、試験片の形状とサイズは共振周波数に関して非常に限られました。例えば、軸荷重を受けるモードで薄板のテストは不可能です。さらに、大規模な標本のテスト通常不可能です、試験機は、そのような力を与えない特殊な超音波システムの設計が必要になるので
適切な設計、計算、および標本の調和しない過小評価すべき、モダンな超音波発生器が超音波を変調して、寸法の違う標本を正常に共鳴することができる時でさえ。これにより、ゲージの長さの中央部から超音波のノードのシフトし、標本、ゲージの長さは正しく読み込まれるでないです。同じ理由から、細心の注意は、両方の軸を基準試験片の対称性を確保するためする必要があります。
載荷の低周波で従来の検査装置で得られるデータと高い周波数で実行テスト結果の相関性について大きな議論を行いました。多くのテストは、高周波の試験、低周波数に流暢に拡張の結果、結果の一部が重なって、同じ読み込みモードは...

構造材料の疲労損傷が強く主に鉄系、金属部品の多くが使用されている、工業化と主に蒸気機関、蒸気機関車の鉄道輸送のための使用を接続され、各種に耐えていた繰返し載荷の種類。初期のテストの 1 つは、アルバート (ドイツ 1829)1鉱山ホイスト用溶接鎖によって行われました。読み込み頻度が毎分 10 曲がり、最大テスト記録に達した 100,000 サイクル1をロードします。もう一つ重要な仕事行ったウィリアム ・ フェアバーンによって 1864 年に。錬鉄製桁をレバーで解除されたそして原因となる振動を落とした静荷重の使用のテストを行った。桁の荷重ストレスを徐々 に読み込まれた振幅。様々 なサイクル数 10 万に達する後ちょうど約五千究極の引張強さの 5 分の 2 の載荷振幅の繰返し後端桁の応力振幅を読み込みに失敗しました。構造材料に繰返し応力の影響の最初の包括的かつ体系的な研究が 8 月に行われた 1860-18701Wöhler。これらのテストでは、彼は、ねじり、曲げ、および荷重モードに使用していた。Wöhler 設計多くのユニークな疲労試験機、しかし、彼らの欠点だった動作速度、例えば 72 rpm (1.2 Hz)、従って実験的なプログラムの完了で最速の回転曲げ機を取った 12 年1。これらのテストを実行した後、材料に耐える 107サイクル載荷振幅に達すると後、疲労劣化は無視と素材が無限に繰返し数に耐えることができますが考えられました。この載荷振幅「疲労」と多くの年2,3の工業デザインの主なパラメーターになった。
高効率化に必要なコストの削減、新しい産業機械の発展は、高い読み込み、操作速度、高い期間と低いメンテナンスの要件による高い信頼性の可能性を提供していた。たとえば、高速列車 Shinkanzen、操作の 10 年後のコンポーネントは、約 10 の9サイクルに耐える必要がある、メイン コンポーネントの障害は致命的な結果4を持つことができます。また、ジェット エンジンのコンポーネントは、多くの場合 12,000 rpm で動作し、ターボ送風機のコンポーネントは多くの場合 17,000 rpm を超えます。これらの高い操作の速度疲労寿命試験と材料の疲労強度本当に考えられる一定以上 1000 万サイクルを評価するいわゆる超高サイクル領域での向上の要件。この持久力を超過することによって実行される最初のテストの後、疲労障害が発生応力振幅が疲労限度より低いでもサイクル数後より 10 は明らかだった7損傷・破壊機構いつも物5から異なる可能性があります。
読み込み頻度が強く増加する新しいテスト デバイスの開発に必要な超高サイクル領域の調査を目的とした疲労テスト プログラムを作成します。このトピックに焦点を当てたシンポジウム パリで開催された 1998 年 6 月、実験的 Stanzl Tschegg6で得られた成果の報告し、リッチー8 1 kHz の使用によって周波数を読み込み 20 kHz で Bathias7を閉じたループサーボ油圧マシン、およびデビッドソン8 1.5 kHz 磁テスト マシン4でをテストします。その時から、多くのソリューションは、まだ最もよくテストのこの種の使用するマシンは 1950 年からマンソンの概念に基づいており、20 kHz9に近い周波数を使用して、提案しました。これらのマシンは歪速度, サイクル数と疲労試験の時間の決定精度の良いバランスを展示 (1010サイクルは約 6 日間で達成)。1959-92 kHz で Girald と菊川 1965 199 kHz で使用しているもの、さらに高いロード周波数を提供するために他のデバイスができたしかし、彼らは非常に高い変形率を作成し、テストは、数分続きます、サイクル カウントの顕著なエラーが期待されているためほとんど使用されます。疲労試験用共鳴装置の読み込み頻度を制限する別の重要な要因は、共振周波数と直接関係は、供試体のサイズです。要求された読み込み頻度が大きくより小さい標本。これは、40 kHz を超える周波数が使用頻度の低い10理由です。
変位振幅が 3 と 80 μ m の間隔の内で通常限られているのでを正常にすることができます超音波疲労試験も PMMA11など高分子材料のテストのための技術をほとんどの金属材料に適用し、複合12はまた開発されました。一般に、超音波疲労試験は荷重のモードで実行することが可能: 引張 - 圧縮対称サイクル13,14緊張 - 緊張サイクル15, 三点曲げ15とまたいくつかがあります。ねじり15,16と17二軸曲げ試験用の特別な変更を研究。不可能任意標本を使用するので、このメソッドでは、ジオメトリを厳密に関連して 20 kHz の共振周波数を達成するために。軸荷重の標本のいくつかの種類使用されているよく、通常 3 から 5 mm のゲージ長さ直径と砂時計形状。三点曲げの薄いシートが使われます、他の方法の利用可能メソッドの種類によると、条件をテストする特別な種類の試料が設計されました。高・超高サイクル領域の疲労寿命の評価の方法は設計され、これは 20 kHz ロードで 100 万サイクルが 50 で得られることを意味 s;したがって、これは通常の繰返しサイクル定量数に関して、妥当な精度で調べることができます下制限と見なされます。各試験片は、超音波ホーン システムの右の共鳴頻度を提供するために試験片の質量を変更することによって調和が: 供試体の超音波ホーン。

<table><tbody><tr><td>超音波疲労試験</td>装置<td>Lasur-20</td><td></td> <td>kHz、疲労試験</td></tr>に使用される <tr><td>Nyogel 783</td><td>Nye Lubricants</td><td>-</td><td>超音波システムの部品の接続のための音響ゲルとして使用されます</td></tr><tr><td>Win 20kソフトウェア</td><td>Lasur-Lasur</td><td></td>疲労<td>試験機の操作のためのソフトウェア</td></tr></tbody></table>

超音波疲労引張圧縮モードでのテスト

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

超音波疲労試験超高サイクル領域における疲労特性の調査を許可するいくつかの方法の 1 つです。メソッドは、20 kHz に近いその共振周波数の縦振動に標本を公開することに基づいています。このメソッドの使用は、200 Hz 未満の周波数で通常働く従来の試験装置と比較した場合に、テストに必要な時間を大幅に削減することが可能です。ようなものはジェット エンジンや車のコンポーネントによってターボポンプを経験した高速条件で操作中に素材の読み込みをシミュレートするためにも使用されます。テスト結果に大きな影響を持つことができる非常に高い変形率の可能性があるため、高・超高サイクル領域でのみ動作する必要があります。試験片の形状及び寸法を慎重に選択し、超音波システムの共鳴条件を満たすために計算があります。したがって、完全なコンポーネントまたは任意形状の標本をテストする不可能です。各テストの前に理想的な 1 つから実際の形状の偏差を補償する超音波システムの周波数と標本を調和する必要は。システムの剛性が十分な共鳴からシステムをシフトする変更されたとき特定の長さにき裂の発生と伝ぱ後テストが自動的に終了するので、試料の総破壊までテストを実行することが不可能します。周波数。本稿では、高周波の超音波疲労特性を 20 kHz に近い頻度で機械共振の使用材料の疲労の評価のプロセスについて説明します。プロトコルには、標本設計応力の計算、テスト、および最終的な静的破壊を実行する共振周波数と調和を含む適切なテストに必要なすべての手順の詳細な説明が含まれています。

疲労試験結果を含めるの繰返し、ストレス負荷とテスト終了文字 (破壊または実行アウト) は表 1、場所、50CrMo4 の疲労寿命の結果焼入れ・焼入れ鋼を提供見ることができます。疲労寿命試験結果の最も一般的な解釈は、いわゆる S - N プロット (S - ストレス、N - サイクル数)、Wöhler のプロットとして知られています。荷重応力疲労寿命の依存性は、歴史的に与えられた反転軸、(ストレス負荷) 独立した価値がy軸上にあり (サイクル数) の依存の値はx軸で図にプロットされます。様々 な種類の回帰分析は応用19疲労寿命結果、- S が呼ばれます場合にフィット感をダイアグラムに追加すると、N 曲線。ただし、データ フィットだけが含まれています元のプロットとの違いはありませんでした。破壊でテストが終わらないの繰返し損傷することがなく必要な数に達すると終了場合、この結果実行アウトと呼びます、S n 通常の矢印でマークを印刷します。<strong class...

超音波疲労軸引張・圧縮荷重モードで高・超高サイクル領域でのテストのためのプロトコル。

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 ...

この実験の全体的な目標は、超高サイクル領域における材料の疲労寿命を評価することです。この方法は、運転中の1,000万回の負荷サイクルに耐えなければならない金属部品の安全性と信頼性に関する重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術は、20キロヘルツの共振周波数ごとに試験片を縦方向の振動に駆動することに基づいており、これは約20, 000回の負荷サイクルが1秒間に実行されることを意味します。その特定の共振周波数で試験片を振動に駆動できるようにするには、そのサイズと形状を共振条件に合わせて慎重に設計する必要があります。試験は超音波疲労試験装置で実施されます。実験材料の試験片は、引張圧縮試験用の標準的な砂時計形状を持つように機械加工する必要があります。この試験片の図面には、関連する寸法がラベル付けされています。材料パラメータと試験条件に応じて、ヘッド径、ゲージ径、ゲージ半径を選択し、これらがゲージ長を決定します。ヘッドの長さは試験片の総質量を定義し、20キロヘルツの共振条件を満たすために計算する必要があります。まず、テストデバイスの準備をします。必要な変位範囲に適したソノトロードを選択します。接続ネジをソノトロードに底に達するまでねじ込み、次にソノトロードの面に少量の音響ゲルを広げます。次に、ソノトロードを圧電コンバーターにねじ込みます。超音波システムのコンピューターに移動します。制御ソフトウェアを使用して、システムの実際の共振周波数を見つけます。次に、試料のマウント作業を行います。接続ネジを試験片の底に達するまでねじ込み、次に試料をソノトロードにねじ込みます。この試料は、次の共振周波数測定のために適切に取り付けられています。次に、制御ソフトウェアを使用して、試料とシステムの共振周波数を見つけます。共振周波数がシステムのそれよりも低い場合は、試料を変更する準備をしてください。変更のために、旋盤を準備してください。次に、ソノトロードから試料を取り出し、試料を旋盤に取り付けて質量を減らします。旋盤を使用して各ヘッドの10分の1ミリメートルを下げ、試料の各側面から等しい質量を取り除き、共振周波数を上げてその形状を維持します。完了したら、標本をソノトロードに戻します。次に、試料でシステムの共振周波数を再度測定します。引き続き、ソノトロードから試料を取り出し、2つの共振周波数が10ヘルツ以内になるまで質量を減らします。試験片を取り外した状態で試験装置から開始します。接続ネジが試験片の底に達していることを確認してから、試験片の面に少量の音響ゲルを広げます。試料をソノトロードに戻し、所定の位置にねじ込みます。この水冷システムでは、水がゲージ長に沿ってスムーズに流れるように、水ノズルを試験片の上部ヘッドに集束させます。最後に、圧電コンバーターの冷却システムを調整します。制御コンピュ

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

Research

JoVE Journal

Engineering

工学

私たちは、超音波の摩耗と摩擦の減少が線速度、接触圧力、および表面特性に依存することを調査するために、圧電アシストトライボメータと光学プロファイロメータを使用するためのプロトコルを提示します。...

圧電支援摩擦計と光プロフィルを用いた超音波潤滑の実験

基本的な機械的試験のための熱可塑性複合材クーポンの超音波溶着の簡単な手順が説明されています。この超音波溶着プロセスの主な特徴は、プロセス準備を簡素化するためのフラットエネルギーダイレクタの使用と、最適な処理条件を迅速に定義するためのプロセスデータの使用です。...

シングルラップせん断試験を経て溶接継手の機械的特性評価のための熱可塑性コンポジットクーポンの超音波溶接

組織の生体力学は、細胞の形状と機能を維持し、表現型を決定するために重要です。このレポートは、ヒト軟組織の弾性および粘弾性特性を特徴付けるための非破壊的な機械的プロトコルを示しており、これを組織工学基板に直接適用して、工学材料を天然組織に厳密に適合させることができます。...

インデントと引張試験を用いたヒト軟部組織の生体力学的特性評価

亜粒レベルで累積的な変形場を明らかにするき裂成長速度測定場とひずみ場解析を組み合わせた新しい方法論的アプローチを用いた微視組織的微小疲労き裂の成長挙動を調べた。...

全視野ひずみ測定における微視組織的微小疲労き裂の伝ぱデジタル画像相関法を用いた

このプロトコルは、カスタムフィット3Dプリント器具の使用を通じて、マウス腱の効率的で再現性の高い引張生体力学的試験方法について説明します。...

マウス腱の生体力学的試験

デジタル画像相関は、共振試験機の疲労試験で、大きな亀裂を検出し、溶接された試料の亀裂伝播を監視するために使用されます。試料表面の亀裂は、歪みの増加として目に見えるようになります。...

デジタル画像相関を用いた溶接試料の共振疲労試験における亀裂モニタリング

ここでは、双方向軸方向伝送(BDAT)超音波デバイスの測定プロトコルを詳細に紹介し、14人の健康な参加者と3人のオペレーターを考慮して、再現性研究でテストします。クラス内相関係数(ICC)で測定した信頼性は、関心のある4つのパラメータについて「良好」から「優れ」でした。...

超音波ガイド波を用いた皮質骨評価:健常者集団における再現性研究

超音波は、アキレス腱のサイズと構造を評価するために臨床現場で最も一般的に採用されているアプローチです。アキレス腱の評価をより包括的な方法で拡張するために、超音波組織特性評価 (UTC)...

エコーパターンの安定性定量化によるヒトアキレス腱の超音波組織特性評価

このプロトコルは、小ひずみ領域における微細構造の機械的特性を正確に測定できる圧縮試験装置の構成と、この装置を用いた圧縮試験の体系的な方法を提示します。提案された装置は、さまざまな微細構造やポリマー系材料の機械的挙動の解析に利用できます。...

小ひずみにおける圧縮応力ひずみ応答の測定

このプロトコルは、エリートアスリートの複数の足首関節角度にわたるアキレス腱の機能的剛性スペクトルを定量化するための標準化された携帯型超音波ベースの方法を説明し、異なる負荷条件下での腱の機械的挙動を信頼性かつ再現性のある評価を可能にします。...

エリートアスリートにおける複数の関節角度にわたるアキレス腱の剛性を評価する振動ベースのエラストグラフィープロトコルの信頼性

学ぶ超音波疲労試験法で金属材料の超高サイクル疲労寿命を評価する方法。20kHzの共振周波数で1秒間に約2万回の負荷を加え、短時間で長期使用環境を再現し、金属部品の安全性と信頼性を向上させる。

超音波疲労引張圧縮モードでのテスト

さらに動画を探す