Name: Ultrasone vermoeidheid in de modus van de spanning-compressie testen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: Leer ultrasone vermoeidheidstesten voor materiaalonderzoek met een frequentie van 20 kHz. Deze methode evalueert de vermoeidheidslevensduur van metalen componenten onder extreme belastingscycli.

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

Het werk werd gesteund door de projecten: "Centrum voor onderzoek van de Universiteit van Žilina - 2nd fase", ITMS 313011D 011, wetenschappelijke Grant Agentschap van het ministerie van onderwijs, wetenschap en sport van de Slowaakse Republiek en de Slowaakse Academie van Wetenschappen, verleent nr.: 1/0045 / 17, 1/0951/17 en 1/0123/15 en Slowaakse Research en Development Agency, verlenen nr. APVV-16-0276.

Opmerking: Elk specimen van meetkunde moet worden geselecteerd en berekend op basis van de mechanische en fysische eigenschappen van het geteste materiaal, zodat er een identieke resonantiefrequentie als het ultrasoon testsysteem.

1. bepaling van de afmetingen van vermoeidheid Test Specimen
Opmerking: De "zandloper" spanning-standaardcompressie specimen geometrie, met gedefinieerde belangrijkste dimensies, wordt weergegeven in Figuur 1. Afmetingen d, D, en r zijn door de gebruiker gedefinieerde (Zelfstandige), terwijl l en L afmetingen worden berekend moeten, volgens de voorwaarden van de juiste resonantiefrequentie (afhankelijk). De meter lengte l kan resultaten alleen van de geometrie verhouding tussen d, r, en D, en gemakkelijk berekend of verkregen van een component-model; aldus, zal het niet een object voor verdere discussie.
<ol><li>
Bepaling van onafhankelijke afmetingen Opmerking: De voornaamste afmetingen van het monster (d, D, r) zijn gekozen op basis van de materiële parameters en de testomstandigheden.<ol>
<li>Bepaal de meter diameter d volgens de vereiste hoeveelheid materiaal voor testen. In het geval van een homogene microstructuur met geen interne defecten heeft een kleinere spoorbreedte diameter de voorkeur. In het geval van een materiaal met een aanzienlijke interne gebreken (zoals lege ruimten en shrinkages in gegoten materiaal) is een grotere spoorbreedte diameter nodig. De meter diameter d is meestal van 3 mm tot 5 mm.</li>
		<li>Bepaal de hoofd diameter D volgens de beschikbare experimentele materiële grootte. De gebruikte hoofd diameter D is meestal van 10 mm tot 15 mm. Opmerking: Hoe groter de D is, hoe korter de hoofd lengte (L) zal worden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>De gauge straal r volgens de vereiste mechanische spanning verdeling van het specimen meter lengte te bepalen. Hoe groter de diameter gauge r is, de vloeiender is de verdeling van de mechanische belasting. Een veelgebruikte maat straal is r = 20 mm of r = 32 mm. Opmerking: Hoe groter de r is, hoe langer het specimen zal worden.</li>
	<li>
Bepaling van afhankelijke dimensies
	<ol>
<li>De wave nummer K bepalen volgens de volgende formule9,18: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> Opmerking: Hier is de fr de resonantiefrequentie van de ultrasone systeem (Hz), ρ is de dichtheid van het volume (kg m-3), en Ed is de dynamische elasticiteitsmodulus (kg m-3).</li>
		<li>Bepaal de hyperbolische onderlinge aanpassing van de straal van de gauge, volgens de volgende formule9,19: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> Opmerking: Hier l is de meter lengte (m) D is de hoofd diameter (m) en d is de meter diameter (m) (Figuur 1).</li>
		<li>Het bepalen van de effectieve excentriciteit volgens volgende formule9,18: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> Opmerking: Hier is de hyperbolische onderlinge aanpassing (m-1) bepaald door vergelijking (2) , en K is het Golf-getal (-) bepaald volgens expressie (1).</li>
		<li>Het bepalen van de lengte van het hoofd (L) volgens de volgende vergelijking9,18: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> Opmerking: K is hier het nummer van de Golf (-) bepaald volgens expressie (1) in punt 1.2.1, β is de effectieve excentriciteit (m-1), bepaald door vergelijking (3), en l is de meter lengte (m) (Figuur 1).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. berekening van de mechanische spanning in de Gauge lengte van het model
<ol><li>Bepalen van de norming geometrische factor <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> volgens de volgende vergelijking9,18: <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>Bepaal de vervorming amplitude ɛ volgens de volgende vergelijking9,18: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> Opmerking: Hier <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> is de geometrische factor (-) en u de vereiste verplaatsing amplitude van het vrije uiteinde van het specimen (m).</li>
	<li>Bepaal de mechanische spanning amplitude σeen volgens de volgende vergelijking9,18: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> Opmerking: Hier ɛ is de vervorming amplitude (-) bepaald volgens expressie (5), en Ed is de dynamische elasticiteitsmodulus (kg m-3). Als de berekende mechanische spanning te laag is, is het noodzakelijk om de verplaatsing amplitude u (m), en vice versa.</li>
</ol>3. productie van het model met de machinale bewerkingen
<ol><li>Als gevolg van verschillende kleine afwijkingen van de bewerkte specimens van een ideale vorm, vervaardiging exemplaren met langere hoofden, meestal L + 0,5 mm.</li>
</ol>4. harmonisatie van de resonantiefrequentie van het model met de ultrasone systeem
Opmerking: Harmonisatie is het proces verschillende kleine afwijkingen van het echte model vanaf de ideale, berekende vorm te verkrijgen van de juiste resonantiefrequentie, die in harmonie met de ultrasone akoestische sonotrode te compenseren.
<ol><li>Kies het juiste type van akoestische sonotrode, volgens de vereiste verplaatsing-reeks, die is in staat om goede mechanische spanning in het model. Opmerking: Elke soort sonotrode is ontworpen en gekalibreerd voor een verschillende verplaatsing, is dus het juiste sonotrode gekozen op basis van de amplitude van de vereiste verplaatsing berekend overeenkomstig punt 2.</li>
	<li>
Monteer de sonotrode op de piëzo-elektrische converter.
	<ol>
<li>Schroef de verbinding schroef in het gat in het midden op de sonotrode totdat zij de bodem tot.</li>
		<li>Verspreid akoestische gel op het gezicht van de sonotrode. Opmerking: Een kleine hoeveelheid gel wordt gebruikt, net genoeg te vullen van de onregelmatigheid van de oppervlakken, die de overdracht van de mechanische Golf tussen piëzo-elektrische converter en de sonotrode verbetert.</li>
		<li>Schroef de sonotrode in de piëzo-elektrische convertor.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Voer de ultrasone systeem met een piëzo-elektrische omzetter met gekoppelde sonotrode voor het meten van de resonantiefrequentie van het bijzondere systeem op de werkelijke temperatuur.<ol>
<li>Voer de ultrasone testen software (bijvoorbeeldWin20k).</li>
		<li>Kies het type van de gebruikte sonotrode in het drop-down menu in het vak "Model".</li>
		<li>Voer de laagste mogelijke verplaatsing amplitude voor de bijzondere sonotrode in het vak "Amplitude".</li>
		<li>Klik op de knop "Start".</li>
		<li>Lees de werkelijke resonantiefrequentie van het systeem in het vak "Frequentie".</li>
		<li>Klik op de "Stop" knop.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Monteren van het model aan het einde van de sonotrode.<ol>
<li>Schroef de verbinding schroef in het gat in het midden van het specimen totdat de bodem is bereikt.</li>
		<li>Schroef het specimen naar de sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Voer de ultrasone systeem met een piëzo-elektrische omzetter met gemonteerde sonotrode en model voor het meten van de resonantiefrequentie van het bijzondere systeem op de werkelijke temperatuur.<ol>
<li>De ultrasone testen software uitvoeren.</li>
		<li>Kies het type sonotrode gebruikt in het drop-down menu in het vak "Model".</li>
		<li>Voer de laagste mogelijke verplaatsing amplitude voor de bijzondere sonotrode in het vak "Amplitude".</li>
		<li>Klik op de knop "Start".</li>
		<li>Lees de werkelijke resonantiefrequentie van het systeem in het vak "Frequentie".</li>
		<li>Klik op de "Stop" knop.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Wanneer de resonantiefrequentie van het systeem met gemonteerde specimen is lager dan dat zonder het model, de massa van het monster door het afsnijden van de gezichten van het specimen het hoofd verminderen. Opmerking: Als de resonantiefrequentie met een gemonteerde specimen hoger is, zou het nodig zijn om de meter diameter d, die de voorwaarden van de test zouden veranderen. Dit is de reden 0.5 mm is toegevoegd aan de lengte van de koppen in het productieproces.<ol>
<li>Ontkoppelen van het model van de sonotrode.</li>
		<li>Monteren van het model in een draaibank en 0.1 mm van het gezicht van het eerste hoofd afslaan.</li>
		<li>Monteren van het model in een draaibank en 0.1 mm van het gezicht van het tweede hoofd afslaan.</li>
		<li>Herhaal stap 4.6 totdat de resonantiefrequentie binnen de tolerantie van is ± 10 Hz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. definitieve montage van het model aan de Sonotrode voordat de vermoeidheid Test
<ol><li>Akoestische gel van toepassing op de gezichten om verbindingen tussen de sonotrode en het model te maken.<ol>
<li>Schroef de verbinding schroef in het gat in het midden van het specimen totdat de bodem is bereikt.</li>
		<li>Verspreid de akoestische gel op het gezicht van het model. Opmerking: Slechts een kleine hoeveelheid van akoestische gel wordt gebruikt om de onregelmatigheden op het oppervlak ter verbetering van de overdracht van de akoestische Golf van de sonotrode met het model invullen.</li>
		<li>Schroef het specimen naar de sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. Stormloop het koelsysteem voor Specimen
<ol><li>Als luchtkoeling wordt gebruikt, het richten van de luchtstroom rechtstreeks op het midden van de lengte van de spoorbreedte van het specimen en wacht ongeveer 20 s, zodat de stroom van de luchtstroom verzadigde het model vetzuren.</li>
	<li>Als Waterkoeling wordt gebruikt, richten de Watersproeiers aan het bovenste hoofd van het model en de intensiteit van de stream aanpassen zodat het water vlot langs de lengte van de spoorbreedte stroomt, om te voorkomen dat cavitatie. Opmerking: Het model ondergedompeld in water of olie is ook mogelijk, maar dit kan alleen worden gebruikt voor korte tijd tests als gevolg van de aanzienlijke cavitatie effect, dat het initiatieproces voor spleet van vermoeidheid versnelt.</li>
</ol>7. Voer het koelsysteem van de piëzo-elektrische Converter
<ol><li>Open de klep van de luchtstroom en de druk aan te passen in het interval tussen 0,5 en 1 bar.</li>
</ol>8. de Test uitvoeren bij vereiste verplaatsing Amplitude
<ol><li>De ultrasone testen software uitvoeren.</li>
	<li>Kies het type van de gebruikte sonotrode in het drop-down menu in het vak "Model".</li>
	<li>Voer de gevraagde verplaatsing amplitude voor de bijzondere sonotrode in het vak "Amplitude".</li>
	<li>Klik op de knop "Start".</li>
</ol>9. vermoeidheid Crack initiatie en vermeerdering
<ol><li>Constateren dat na de vermoeidheid kraken initiatie en vermeerdering door een deel van de doorsnede, het systeem uit de resonantiefrequentie is verschoven en de test is natuurlijk beëindigd.</li>
	<li>Als de test niet met een breuk eindigt, na het bereiken van de gevraagde aantal cycli, laden (de test is een run-out) beëindigen met de "Stop" knop in de ultrasoon testen software.</li>
</ol>10. het ontkoppelen van het model van de Sonotrode
<ol><li>Schroef uit het model van de ultrasone sonotrode.</li>
</ol>11. statisch geladen kracht breken
<ol><li>Het gebruik van statische lading geweld breuk van de rest van de doorsnede met gebruik van een statische loading machine. Opmerking: De vector en het type van de kracht van de lading voor de statische breuk moeten overeenkomen met het type van de vermoeidheid laden zodat de fractuur oppervlak consequent karakter heeft.</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>

Wij hebben niets te onthullen.

Testen van ultrasone vermoeidheid is een van de enkele methoden waarmee het testen van de structurele materialen in het ultra-hoge lussegment. De specimen vorm en grootte zijn echter zeer beperkt met betrekking tot de resonantiefrequentie. Bijvoorbeeld, is testen van dunne platen in de modus van axiale laden over het algemeen niet mogelijk. Daarnaast is testen van grote specimens meestal niet mogelijk, omdat het testen machines geen dergelijke macht bieden en het ontwerpen van een speciale ultrasone systeem zou het verei...

Vermoeidheid schade van structurele materialen is sterk verbonden met de industrialisatie en vooral met gebruik van de stoommachine en stoomlocomotieven voor vervoer per spoor, waar een heleboel metalen onderdelen, voornamelijk ijzer gebaseerd, zijn gebruikt en moest weerstaan diverse soorten cyclische laden. Een van de vroegste tests werd gedaan door Albert (Duitsland 1829)1 op gelaste kettingen voor mijn Hijswerktuigen. De frequentie van de lading was 10 bochten per minuut, en de maximale test opgenomen bereikt 100.000 laden cycli1. Een ander belangrijk werk werd uitgevoerd door William Fairbairn in 1864. Tests werden uitgevoerd op smeedijzeren liggers met gebruik van een statische lading, die werd opgeheven door een hendel en dan gedropt veroorzaken trillingen. De ligger was geladen met geleidelijk toenemende laden stress amplitude. Na het bereiken van honderdduizenden cycli op verschillende amplitudes van de stress, op het einde de ligger laden mislukt na zowat vijf duizend laden cycli bij een amplitude van de laden van twee vijfde van de ultieme treksterkte. De eerste uitgebreide en systematische studie van de invloed van herhaalde stress op structurele materialen werd gedaan door augustus Wöhler in 1860-18701. Voor deze tests, was hij met behulp van torsie, buigen en axiale laden modi. Wöhler ontworpen vele unieke vermoeidheid testen van machines, maar hun nadeel was lage werking snelheden, bijvoorbeeld de snelst roterende buigende machine, gevoed met 72 rpm (1.2 Hz), dus de voltooiing van het experimentele programma nam 12 jaar1. Na het uitvoeren van deze tests, werd geoordeeld dat na het bereiken van een amplitude van de laden waartegen het materiaal 107 cycli doorstaat, aantasting van de vermoeidheid te verwaarlozen is en het materiaal kan weerstaan een oneindig aantal cycli te laden. Deze laden amplitude uitgeroepen tot de "vermoeidheid limit" en werd de belangrijkste parameter in industrieel ontwerp voor vele jaren2,3.
Verdere ontwikkeling van nieuwe industriële machines, die vereist hogere efficiëntie en kostenbesparingen, moest bieden de mogelijkheid van hogere belasting, hogere snelheden van de werking, hogere duur en hoge betrouwbaarheid met lage onderhoudsvereisten van. Bijvoorbeeld, kan onderdelen van de hogesnelheidstrein Shinkanzen, na 10 jaar van werking, moeten ongeveer 109 cycli weerstaan en falen van een hoofdbestanddeel fatale gevolgen4. Bovendien, onderdelen voor straalmotoren opereren vaak op 12.000 rpm, en onderdelen van turbo blowers vaak meer dan 17.000 rpm. Die hoge werking snelheden verhoogde eisen voor vermoeidheid leven testen in het zogenaamde ultra-hoge lussegment, en er moeten beoordelen of de sterkte van de vermoeidheid van een materiaal kan worden echt overwogen constante voor meer dan 10 miljoen cycli. Na de eerste tests uitgevoerd door meer dan deze uithoudingsvermogen, was het duidelijk dat vermoeidheid mislukkingen zelfs bij amplitudes van de toegepaste spanning lager is dan de limiet van vermoeidheid, na een aantal cycli veel meer dan 10 optreden kunnen7, en dat de schade en mislukking mechanisme kunnen afwijken van de gebruikelijke degenen5.
Creëren van een vermoeidheid testprogramma gericht onderzoek op het ultra-hoge lussegment vereist de ontwikkeling van nieuwe testen apparaten sterk de frequentie te verhogen laden. Een symposium over dit onderwerp gericht werd gehouden in Parijs in juni 1998, waar experimentele resultaten werden gepresenteerd die werden verkregen door Stanzl-Tschegg-6 en Bathias7 op 20 kHz laden van frequenties, door Ritchie8 met het gebruik van 1 kHz gesloten lus Servo-hydraulische testen machine, en door Davidson8 met een 1,5 kHz magneto-strictive testen machine4. Vanaf die tijd werden veel oplossingen voorgesteld, maar nog steeds de meest algemeen gebruikte machine voor dit soort test is gebaseerd op het concept van Manson van 1950 en maakt gebruik van frequenties dicht bij 20 kHz9. Deze machines vertonen een goede balans tussen spanning tarief, de juistheid van de bepaling van het aantal cycli, en de tijd van de vermoeidheid test (1010 cycli worden bereikt in ongeveer 6 dagen). Andere apparaten konden bieden zelfs hogere laden frequenties, zoals die gebruikt door Girald in 1959-92 kHz en Kikukawa in 1965-199 kHz; deze worden echter zelden gebruikt omdat ze extreem hoge vervorming tarieven maakt en, aangezien de test slechts enkele minuten duurt, een opmerkelijke vergissing in de clustertelling wordt verwacht. Een andere belangrijke factor die de frequentie van de laden van resonantie apparaten voor het testen van vermoeidheid te beperken is de grootte van het specimen, dat in directe relatie met de resonantiefrequentie. Hoe groter de frequentie van de gevraagde laden, hoe kleiner het model. Dit is de reden waarom frequenties boven 40 kHz zelden gebruikte10 zijn.
Aangezien de amplitude van de verplaatsing meestal beperkt binnen het interval tussen 3 en 80 µm is, ultrasone vermoeidheid testen met succes kan worden toegepast op de meeste metalen, hoewel technieken voor het testen van polymere materialen zoals PMMA11 en composieten12 werden ook ontwikkeld. In het algemeen, ultrasone vermoeidheid testen is het mogelijk om uit te voeren in modi van axiale laden: treksterkte - compressie symmetrische cyclus13,14, spanning - spanning cyclus15, drie-punt15, buigen en er zijn ook een paar studies met speciale wijzigingen van het systeem voor torsie testen15,16 en biaxial buigende17. Het is niet mogelijk om willekeurige monsters, omdat voor deze methode, de geometrie is strikt gerelateerd aan het bereiken van de resonantiefrequentie van 20 kHz. Voor de axiale laden, zijn verschillende soorten exemplaren vaak gebruikt, meestal met een zandloper vorm met een meter lengte diameter van 3 tot 5 mm. Dunne platen worden vaak gebruikt voor de drie-punt buigen, en voor andere methoden speciale soorten monsters zijn ontworpen, volgens het type van de methode en het testen van de voorwaarden. De methode is ontworpen voor de evaluatie van vermoeidheid leven in het hoog en ultra-hoge lussegment, en dit betekent dat een miljoen cycli op 20 kHz laden, wordt verkregen in 50 s; Daarom wordt dit meestal beschouwd als de ondergrens van het laden van de cycli die kunnen worden onderzocht met een redelijke nauwkeurigheid, met betrekking tot het aantal cyclus bepaling. Elk monster moet worden geharmoniseerd met de ultrasone hoorn door het veranderen van het model mis om te zorgen voor de juiste resonantiefrequentie van het systeem: Ultrasone hoorn met specimen.

<table><tbody><tr><td>Ultrasonic fatigue testing device</td><td>Lasur</td><td>-</td><td>20 kHz, gebruikt voor vermoeidheidstests</td></tr><tr><td>Nyogel 783</td><td>Nye Lubricants</td><td>-</td><td>Gebruikt als akoestisch gel voor de verbinding van de onderdelen van het ultrasone systeem</td></tr><tr><td>Win 20k software</td><td>Lasur</td><td>-</td><td>Software voor het bedienen van de Lasur vermoeidheidstestmachine</td></tr></tbody></table>

ultrasone vermoeidheid in de modus van de spanning-compressie testen

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Testen van ultrasone vermoeidheid is een van een aantal methoden waarmee eigenschappen van vermoeidheid in de ultra-hoge lussegment onderzoeken. De methode is gebaseerd op het blootstellen van het specimen aan longitudinale trillingen op zijn resonantiefrequentie dicht bij 20 kHz. Met gebruik van deze methode is het mogelijk om te leiden tot aanzienlijke afname van de tijd die nodig is voor de proef, in vergelijking met conventionele testen apparaten meestal werken bij frequenties onder 200 Hz. Het wordt ook gebruikt om te simuleren laden van materiaal tijdens operatie in hoge snelheid de voorwaarden, zoals die ervaren door onderdelen voor straalmotoren of auto turbo pompen. Het is noodzakelijk om te werken alleen in het hoog en ultra-hoge lussegment, te wijten aan de mogelijkheid van extreem hoge vervorming tarieven, die een aanzienlijke invloed op de testresultaten kunnen hebben. Specimen vorm en afmetingen moeten zorgvuldig worden geselecteerd en berekend om te voldoen aan de voorwaarde van de resonantie van de ultrasone systeem; het is dus niet mogelijk om de volledige onderdelen of exemplaren van willekeurige vorm te testen. Vóór elke proef is het noodzakelijk te harmoniseren van het model met de frequentie van de ultrasone systeem om te compenseren voor afwijkingen van de echte vorm van de ideale. Het is niet mogelijk een test uitvoeren tot een totale breuk van het model, aangezien de test wordt automatisch beëindigd na inleiding en vermeerdering van naar de spleet tot een bepaalde lengte, wanneer de stijfheid van het systeem verandert genoeg om over te stappen van het systeem uit de resonantie frequentie. Dit manuscript beschrijft het proces van evaluatie van materialen vermoeidheid eigenschappen op hoogfrequente ultrasone vermoeidheid laden met gebruik van mechanische resonantie met een frequentie die dicht bij de 20 kHz. Het protocol bevat een gedetailleerde beschrijving van alle stappen die nodig zijn voor een correcte test, waaronder specimen ontwerp, berekening van de stress, harmonisatie met de resonantiefrequentie, uitvoeren van de test, en definitieve statische fractuur.

Vermoeidheid testresultaten omvatten laden van stress, aantal cycli, laden en de test beëindiging karakter (fractuur of run-out) is te zien in tabel 1, waar resultaten van vermoeidheid leven van de 50CrMo4 gehard en getemperd staal worden geleverd. De meest voorkomende interpretatie van de testresultaten van de vermoeidheid-leven is de zogenaamde S - N perceel (S - stress, N - aantal cycli), ook bekend als de de Wöhler plot. De afhankelijkheid van vermoeidheid leven van d...

Een protocol voor ultrasone vermoeidheid testen in het hoog en ultra-hoge lussegment in axiale spanning-compressie laden modus.

Ultrasone vermoeidheid in de modus van de spanning-compressie testen

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 ...

Het algemene doel van dit experiment is om de vermoeidheidsduur van materiaal in het ultrahoge cyclusgebied te evalueren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over de veiligheid en betrouwbaarheid van metalen componenten die onze tien miljoen belastingscycli tijdens de werking moeten doorstaan. Deze techniek is gebaseerd op het aandrijven van het monster in de longitudinale vibratie bij elke 20 kilohertz resonantiefrequentie, wat betekent dat er ongeveer 20.000 belastingscycli in een seconde worden uitgevoerd.Om het monster in trilling te kunnen brengen bij die specifieke resonantiefrequentie, moeten de grootte en vorm ervan zorgvuldig worden ontworpen voor de resonantieconditie. De tests worden uitgevoerd met een ultrasoon vermoeidheidstestapparaat. Monsters van het experimentele materiaal moeten worden gefreesd om de standaard zandlopergeometrie voor trekcompressietests te hebben.Deze tekening van het testmonster labelt de relevante afmetingen. Kies de diameter van de kop, de diameter van de maat en de straal van de maat volgens materiaalparameters en testcondities, deze bepalen de lengte van de maat. De koplengte bepaalt de totale massa van het monster en moet worden berekend om aan de resonantieconditie bij 20 kilohertz te voldoen.Begin met het voorbereiden van het testapparaat. Selecteer een geschikte sonotrode voor het vereiste verplaatsingsbereik. Schroef de verbindingsschroef in de sonotrode tot deze de bodem bereikt, en breng vervolgens een kleine hoeveelheid akoestische gel aan op het gezicht van de sonotrode.Schroeven vervolgens de sonotrode in de piëzo-elektrische converter. Ga naar de computer voor het ultrasone systeem. Gebruik de besturingssoftware om de werkelijke resonantiefrequentie van het systeem te vinden.Werk nu aan het monteren van het monster. Schroef de verbindingsschroef in het monster tot het de bodem bereikt, en schroef vervolgens het monster op de sonotrode. Dit monster is goed gemonteerd voor de volgende resonantiefrequentiemeting.Gebruik nu de besturingssoftware om de resonantiefrequentie van het systeem met het monster te vinden. Bereid u voor om het monster te wijzigen als de resonantiefrequentie lager is dan die van het systeem. Laat voor de aanpassingen een draaibank klaar staan.Verwijder vervolgens het monster uit de sonotrode en monteer het monster in een draaibank om het gewicht ervan te verminderen. Gebruik de draaibank om een tiende millimeter op elke kop te verlagen, waarbij gelijke massa van elke kant van het monster wordt verwijderd om de resonantiefrequentie te verhogen en de geometrie te behouden. Wanneer u klaar bent, plaatst u het monster terug op de sonotrode.Meet vervolgens de resonantiefrequentie van het systeem met het monster opnieuw. Ga door met het verwijderen van het monster uit de sonotrode en verminder het gewicht ervan totdat de twee resonantiefrequenties binnen tien hertz zijn. Begin bij het testapparaat met het monster verwijderd.Zorg ervoor dat de verbindingsschroef de bodem van het monster bereikt, en breng vervolgens op het gezicht van het monster een kleine hoeveelheid akoestische gel aan. Neem het monster terug naar de sonotrode en schroef het op zijn plaats. Richt voor dit watergekoelde systeem de waterspuitmonden op de bovenkant van het monster zodat het water soepel langs de lengte van de maat stroomt.Stel tenslotte het koelsysteem van de piëzo-elektrische converter aan. Begin op de besturingscomputer met de test. De test eindigt automatisch wanneer er een vermoeidheidsscheur in het monster is gestart.Stop de koelsystemen en demonteer het monster. Zoals in dit geval is het vaak mogelijk om de scheur op het oppervlak van het monster te zien. Het begin van de vermoeidheidsscheur in het monster veroorzaakt een verandering van de stijfheid van het ultrasone systeem, waardoor het systeem uit de resonantiefrequentie verschuift, zodat de test natuurlijk wordt beëindigd wanneer de scheur begint.Als de vermoeidheidsscheur niet voor het maximale aantal cycli in de test begint, wordt de test als afgelopen beschouwd en dat geeft de veilige belastingsamplitude aan. Deze gegevens zijn voor drie verschillende staalsoorten, Hardox 450, Strenx 700MC en S355J2. De belastingsspanning is langs de verticale as.Het aantal belastingscycli van de test is langs de horizontale as. Alle tests eindigden in breuk vóór tien tot de tiende cycli, behalve één, het gegevenspunt gemarkeerd met een pijl. Deze test werd beëindigd als een afloop.Deze scanning elektronenmicroscoopbeeld geeft informatie over het begin en de voortplanting van de vermoeidheidsscheuren. De vermoeidheidsscheur begon op het vrije oppervlak. De voortplanting van de scheur eindigde toen het ultrasone systeem uit de resonantie verschoof en de test tot een einde kwam.Het lichtere gebied komt overeen met breuk door statische belasting. Het monster is 50 chroom maliptinum vier gehard in getemperd staal. Dit is een scanning elektronenmicroscoopbeeld van een holte op het oppervlak van een 50 chroom maliptinum vier staalmonster na een onjuiste koelprocedure.Holtes versnellen het proces van vermoeidheidsscheuren door te dienen als spanningsconcentratie-spleten. Het resultaat van deze vermoeidheidstest is niet acceptabel. Dit scanning elektronenmicroscoopbeeld is van het gebied van voortplanting van vermoeidheidsscheuren van een AW7075 aluminiumlegeringmonster.De pijl geeft de richting van de voortplanting van vermoeidheidsscheuren aan. De scheur verspreidde zich met transkristallijne vermoeidheidsmechanisme. Het grote voordeel van deze techniek is dat het in staat is om jaren van werking in slechts een paar uur of dagen te simuleren.Eenmaal beheerst, kan het monster worden geharmoniseerd en in twintig minuten worden uitgevoerd als het goed in de machine is ontworpen. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden om de maat van het monster intensief rechts te koelen. Na zijn ontwikkeling heeft deze techniek onderzoekers op het gebied van vermoeidheid de weg geopend om het ultrahoge cyclusgebied te verkennen.Na het bekijken van deze video zou u een

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We presenteren een protocol voor het gebruik van een piëzo-elektrisch geassisteerde tribometer en optisch profielmeter om de afhankelijkheid van ultrasoon slijtage en wrijvingsreductie op lineaire snelheid, contactdruk en oppervlakte-eigenschappen te onderzoeken.

Experimenten op Ultrasoon smeren met behulp van een piëzo-elektrisch ondersteunde Tribometer en optische Profilometer

Een eenvoudige procedure voor ultrasoon lassen van thermoplastische composietcoupons voor basismechanische testen wordt beschreven. Belangrijke kenmerken van dit ultrasoon lasproces zijn het gebruik van platte energiedirectors voor vereenvoudigde procesvoorbereiding en het gebruik van procesgegevens voor de snelle definitie van optimale verwerkingscondities.

Ultrasoon lassen van thermoplastische composietmaterialen Coupons voor mechanische karakterisatie van lasverbindingen door middel van Single Lap Shear Testing

Weefselbiomechanica is belangrijk voor het behoud van celvorm en -functie en voor het bepalen van het fenotype. Dit rapport demonstreert niet-destructieve mechanische protocollen voor het karakteriseren van elastische en visco-elastische eigenschappen van menselijk zacht weefsel, die direct kunnen worden toegepast op weefsel-geëngineerde substraten om een nauwe overeenkomst van geëngineerde materialen met natuurlijk weefsel mogelijk te maken.

Biomechanische karakterisering van menselijke zachte weefsels met behulp van inspringen en Trekproeven

Microstructurally kleine vermoeidheid spleet groei gedrag wordt onderzocht met behulp van een nieuwe methodologische benadering combineren spleet groei meting en stam-veld analyse te onthullen het veld Cumulatieve vervorming op niveau van de sub graan.

Full-veld stam metingen voor Microstructurally kleine vermoeidheid kraken Propagation digitaal beeld correlatie methode

Het protocol beschrijft efficiënte en reproduceerbare Trek-biomechanische testmethoden voor muriene pezen door het gebruik van Custom-Fit 3D-gedrukte armaturen.

Biomechanische beproeving van Muriene pezen

Digitale beeld correlatie wordt gebruikt in vermoeiingstests op een resonantie testmachine om macroscopische scheuren te detecteren en scheur vermeerdering in gelaste specimens te bewaken. Scheuren op het preparaat oppervlak worden zichtbaar als toegenomen stammen.

Crack monitoring in resonantie Vermoeiingstesten van gelaste specimens met behulp van digitale beeld correlatie

Hier presenteren we het meetprotocol van het ultrasoon apparaat voor bidirectionele axiale transmissie (BDAT) in detail en testen we het in een reproduceerbaarheidsstudie, waarbij 14 gezonde deelnemers en 3 operators worden betrokken. De betrouwbaarheid, gemeten met de correlatiecoëfficiënten binnen de klasse (ICC), was goed tot uitstekend voor vier parameters die van belang zijn.

Corticale botbeoordeling met behulp van ultrasone geleide golven: een reproduceerbaarheidsonderzoek in een gezonde populatie

Echografie is de benadering die het meest wordt toegepast in de klinische setting voor de beoordeling van de grootte en structuur van de achillespees. Om de beoordeling van de achillespeesstreng op een meer uitgebreide manier uit te breiden, is onlangs de ultrasone weefselkarakterisering (UTC)-benadering voorgesteld en gevalideerd in klinische studies.

Echografie weefselkarakterisering van menselijke achillespees door stabiliteitskwantificering van echopatronen

Dit protocol biedt de configuratie van een compressietestapparaat dat in staat is de mechanische eigenschappen van microstructuren in het klein-rekgebied nauwkeurig te meten, samen met een systematische methode voor compressietesten met dit apparaat. Het voorgestelde apparaat kan worden gebruikt om verschillende microstructuren en het mechanisch gedrag van polymeergebaseerde materialen te analyseren.

Meting van de compressieve spanning-rekrespons bij kleine rekken

Dit protocol beschrijft een gestandaardiseerde, draagbare ultrageluidsmethode om het functionele stijfheidsspectrum van de achillespees over meerdere enkelgewrichtshoeken bij topatleten te kwantificeren, waardoor een betrouwbare en reproduceerbare beoordeling van peesmechanisch gedrag onder verschillende belastingscondities mogelijk is.

Betrouwbaarheid van een op trillingen gebaseerde elastografieprotocol voor het beoordelen van de stijfheid van de achillespees over meerdere gewrichtshoeken bij topsporters

Leer ultrasone vermoeidheidstesten voor materiaalonderzoek met een frequentie van 20 kHz. Deze methode evalueert de vermoeidheidslevensduur van metalen componenten onder extreme belastingscycli.

Ultrasone vermoeidheid in de modus van de spanning-compressie testen

Meer video's verkennen