디지털 이미지 상관 관계를 사용하여 용접된 시편의 공진 피로 테스트에서 균열 모니터링

용접 된 세부 사항의 피로 특성은 일반적으로 효율적으로 테스트 할 수있는 작은 규모의 표본에서 결정됩니다. 테스트는 순환 부하를 적용하는 것으로 구성됩니다. 결국 현미경 균열이 시작됩니다.

균열은 다음 성장하고 표본을 통해 전파됩니다. 시험은 표본이 사라질 때까지 실행됩니다. 테스트 결과는 파이프 부하 수준에 대한 실패까지 부하 주기의 수입니다.

실패의이 발견은 일반적으로 매우 분명하지만, 균열 개시를 어떻게 결정할 수 있습니까? 디지털 이미지 상관 관계를 사용하는 실험적인 접근 방식은 다음과 같은 것으로 표시됩니다. 다음 테스트에 사용된 시편에는 10mm와 25mm 플레이트 사이의 다층이 포함되어 있습니다.

표본은 355에서 구조 강철로 만들어집니다. 피로 하중 균열은 10mm 플레이트의 용접 구멍에서 형성될 것으로 예상됩니다. 디지털 이미지 상관관계의 경우 시편 표면에 반점 패턴이 적용됩니다.

용접 및 주변 지역이 먼지 나 오일의 청소 된 후, 패턴은 스프레이 페인트를 사용하여 적용됩니다. 반점은 흰색과 검은 색 페인트의 층을 번갈아 가며 얻을 수 있습니다. 노즐은 시편으로부터 어느 정도 떨어져 있어 스프레이가 페인트의 가까운 층이 아닌 미세한 반점을 형성합니다.

반점은 0.1mm의 크기에서 가능한 한 잘해야합니다. 테스트는 200킬로 뉴턴 공진 테스트 기계에서 실행됩니다. 이 설정에서 디지털 이미지 상관 관계에 대한 카메라는 표본 위에 배치됩니다.

카메라 렌즈의 초점과 조리개를 올바르게 설정하는 것이 중요합니다. 짧은 노출 시간을 허용하려면 충분한 조명을 제공해야 합니다. 4개의 LED 조명이 시편 가까이에 위치했다.

반사를 줄이기 위해 조명과 카메라에 편광 필터가 적용되었습니다. 테스트는 34Hz의 로딩 주파수에서 실행되며 각 로드 주기에 대해 약 29밀리초의 기간이 발생합니다. 카메라의 노출 시간은 이 부하 기간의 충분히 작은 부분이어야 합니다.

사용된 설정의 경우 0.8 밀리초의 노출 시간이 적합하다는 것이 입증되었습니다. 카메라는 테스트 기계의 힘 신호에 의해 트리거됩니다. 트리거 신호와 실제 이미지 수집 사이의 지연을 보정하려면 로드 신호의 피크 전에 트리거를 다소 설정해야 할 수 있습니다.

첫 번째 로드 주기가 정적으로 적용됩니다. 최대 하중에서 용접의 이미지가 촬영됩니다. 그런 다음 순환 적재에 대한 실제 피로 테스트가 시작됩니다.

이미지는 테스트를 중단하지 않고 테스트 기계의 힘 신호에 의해 트리거된 로드 주기의 미리 정의된 간격으로 촬영됩니다. 테스트 기간 동안 약 100~200개의 이미지를 얻으려면 간격을 선택해야 합니다. 과도한 데이터 수집을 피하면서 필요한 정확도로 균열 개시를 결정하기에 충분해야 합니다.

해변 마크의 생성은 선택 사항입니다. 디지털 이미지 상관 관계에 의해 감지된 균열 길이를 확인하기 위해 여기에 적용됩니다. 기간은 부하 범위가 줄어들고 피로 테스트 기간 동안 주기적으로 도입됩니다.

이러한 간격 동안 감소 된 균열 전파는 테스트를 완료 한 후 균열 표면에 반분적 마크의 관점에서 볼 수 있게된다. 테스트 후 디지털 이미지 상관 관계는 시편의 적재 방향으로 균주를 계산하도록 평가됩니다. 정확한 절차는 적용된 소프트웨어에 따라 달라집니다.

첫 번째 정적 로드 주기에서 이미지를 계산하는 것은 참조로 사용되며, 연속된 이미지에 대해 계산된 모든 균주는 상대적입니다. 제어 플롯의 범위는 가능한 소음및 증거 균열 형성을 억제하기 위해 적응된다. 그런 다음 테스트 기간 동안 획득한 이미지를 실행합니다.

결국 용접 구멍의 변형이 증가하기 시작하여 또 다른 균열이 형성되고 있음을 나타냅니다. 기술적 또는 현미경 균열 개시, 추정 된 제약 조건 초과 하는 동안 1% 2 mm의 길이의. 용접 된 상태에서이 시편에는 시편 중간에 인장 잔류 응력과 가장자리에 압축 이있는 응력이 포함되어 있습니다.

따라서 균열은 시편의 중심선 에 가깝게 시작될 것으로 예상된다. 이 시점에서 현미경 균열이 형성되었습니다. 관찰된 균열 길이의 유효성을 검사하기 위해 테스트 중에 생성된 해변 마크와 결과를 비교합니다.

균열 성장은 해변 마크의 형성 하는 동안 눈에 띄게 둔화. 이 표본은 용접 후 스트레스가 완화되었습니다. 따라서 균열 개시는 잔류 응력의 영향을 받지 않습니다.

용접을 따라 다른 위치에 여러 균열이 형성되었습니다. 그들은 해변 자국에 의해 표시로 성장하고 결국 통일. 디지털 이미지 상관 관계를 사용하여 제시된 프로시저는 피로 테스트 중에 기술적 균열 개시 및 모니터링 및 균열 전파를 가능하게 합니다.

실행 중인 테스트를 중단하지 않고 부하 주파수가 높은 공진 테스트 컴퓨터에 적용됩니다. 용접 된 시편에 채택되어 시편의 전체 폭을 커버하여 용접 구멍에서 시공하는 균열을 감지 할 수 있습니다.