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Engineering

डिजिटल छवि सहसंबंध का उपयोग वेल्डेड specimens की अनुनाद थकान परीक्षण में क्रैक निगरानी

Published: September 29, 2019 doi: 10.3791/60390
Automatic Translation
1, 1
1Institute for Ship Structural Design and Analysis, Hamburg University of Technology (TUHH)

Summary

डिजिटल छवि सहसंबंध एक अनुनाद परीक्षण मशीन पर थकान परीक्षण में प्रयोग किया जाता है स्थूल दरारें का पता लगाने और वेल्डेड नमूनों में दरार संचरण की निगरानी. नमूना सतह पर दरारें वृद्धि हुई उपभेदों के रूप में दिखाई हो जाते हैं.

Abstract

अनुनाद परीक्षण मशीनों पर थकान परीक्षण के दौरान वेल्डेड नमूनों पर दरारें का पता लगाने के लिए डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) का उपयोग कर एक प्रक्रिया प्रस्तुत की है। यह एक प्रारंभिक चरण में स्थूल दरारों की पहचान करने और थकान परीक्षण के दौरान दरार संचरण की निगरानी करने के लिए एक व्यावहारिक और पुन: उत्पादनीय प्रक्रिया के रूप में करना है। यह DIC का उपयोग कर वेल्ड पर तनाव क्षेत्र माप के होते हैं. छवियाँ निश्चित लोड चक्र अंतराल पर लिया जाता है. दरारें उन्नत उपभेदों के रूप में गणना तनाव क्षेत्र में दिखाई हो जाते हैं. इस तरह, एक छोटे पैमाने पर नमूना की पूरी चौड़ाई जहां और जब एक दरार शुरू का पता लगाने के लिए नजर रखी जा सकती है. बाद में, दरार लंबाई के विकास की निगरानी करना संभव है। क्योंकि परिणामस्वरूप छवियों को बचाया जाता है, परिणाम सत्यापन योग्य और तुलनीय हैं. प्रक्रिया सतह पर शुरू दरारें करने के लिए सीमित है और प्रयोगशाला की स्थिति के तहत थकान परीक्षण के लिए करना है। दरार visualizing द्वारा, प्रस्तुत प्रक्रिया नमूना के टूटना जब तक उनके गठन से मैक्रोcracks के प्रत्यक्ष अवलोकन की अनुमति देता है.

Introduction

वेल्ड विशेष रूप से थकान नुकसान के लिए प्रवण हैं. उनकी थकान गुण आमतौर पर छोटे पैमाने पर नमूनों कि कुशलता से परीक्षण किया जा सकता है पर निर्धारित कर रहे हैं. परीक्षण के दौरान, एक चक्रीय लोड लागू किया जाता है। अंततः एक दरार आरंभ करने और स्थूल आकार के लिए विकसित होगा. दरार तो बढ़ने और नमूना के माध्यम से प्रचार होगा. परीक्षण आमतौर पर चलाया जाता है जब तक नमूना पूर्ण में विफल रहता है. परीक्षण का परिणाम लागू लोड के लिए विफलता तक लोड चक्र की संख्या है। यह अंतिम विफलता आमतौर पर स्पष्ट है. दूसरी ओर, दरार दीक्षा निर्धारित करने के लिए और अधिक जटिल है. हालांकि, यह पैरामीटर है कि नमूना मोटाई पर एक समान नहीं हैं पर जांच में ब्याज की हो सकती है या कि दरार दीक्षा विशेष रूप से प्रभावित (जैसे, अवशिष्ट तनाव या बाद वेल्ड उपचार).

थकान परीक्षण के दौरान दरारों का पता लगाने के लिए विभिन्न तरीके मौजूद हैं। सरल दृश्य निरीक्षण, डाई प्रवेश परीक्षण, या तनाव गेज के आवेदन कर रहे हैं. अधिक परिष्कृत तरीकों thermography, अल्ट्रासाउंड, या भँवर वर्तमान परीक्षण शामिल हैं। क्रैक संचरण apposite तनाव गेज, ध्वनिक उत्सर्जन, या संभावित ड्रॉप विधि का उपयोग कर निर्धारित किया जा सकता है।

प्रस्तावित प्रक्रिया नमूने पर सतह उपभेदों की कल्पना करने के लिए डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) का उपयोग करती है। यह थकान परीक्षण के दौरान स्थूल दरारें के गठन का पता लगाने की अनुमति देता है. इसके अलावा, दरार संचरण परीक्षण की अवधि में नजर रखी जा सकती है. डीआईसी के लिए, नमूना सतह पर एक अनियमित पैटर्न लागू किया जाता है और कैमरों द्वारा निगरानी की जाती है। लोड हो रहा है के तहत पैटर्न के विरूपण से, सतह उपभेदों की गणना कर रहे हैं. दरारें एक परिभाषित थ्रेशोल्ड मान से अधिक ऊंचा उपभेदों के रूप में दिखाई देगा (gt; 1%) और इसलिए दिखाई देते हैं।

गणना प्रौद्योगिकियों के अग्रिम के साथ, डीआईसी औद्योगिक और अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए अधिक से अधिक लोकप्रिय होता जा रहा है. कई वाणिज्यिक माप सॉफ्टवेयर प्रणालियों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से खुला स्रोत सॉफ्टवेयर उपलब्ध हैं1. प्रस्तावित प्रक्रिया यांत्रिक और सिविल इंजीनियरिंग में अनुसंधान सुविधाओं की बढ़ती संख्या में पहले से ही उपलब्ध प्रौद्योगिकी का एक और उपयोग प्रदान करता है।

दृश्य निरीक्षण या डाई प्रवेश परीक्षण की तुलना में, प्रस्तावित प्रक्रिया व्यक्तिपरक धारणा पर आधारित नहीं है, जो एक ऑपरेटर के अनुभव और वेल्ड टो पर स्थानीय ज्यामिति पर निर्भर करता है. यहां तक कि उच्च आवर्धन के साथ यह एक प्रारंभिक चरण में दरार का पता लगाने के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है (यानी, दरार दीक्षा), खासकर अगर सटीक स्थान अग्रिम में ज्ञात नहीं है. इसके अलावा, डीआईसी का उपयोग कर परिणाम बच रहे हैं और इसलिए reproduible और तुलनीय है, जबकि दृश्य निरीक्षण केवल क्षण भर संभव है.

एक पूर्ण क्षेत्र माप का उपयोग प्रक्रिया नमूना या वेल्ड की लंबाई की पूरी चौड़ाई की निगरानी की अनुमति देता है. तनाव गेज का उपयोग करना, यह नमूना चौड़ाई पर कई गेज लागू करने के लिए आवश्यक हो जाएगा, क्योंकि उनके माप स्थानीयकृत है. तनाव गेज संकेत में परिवर्तन दूरी और दरार के सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करेगा. परिणाम इस बात पर निर्भर करेगा कि दरार दो गेज के बीच में शुरू होगी या एक के सामने संयोग से।

डीआईसी का एक और लाभ यह है कि यह दृश्य है, और यह दरार की एक वर्णनात्मक छवि देता है. दरार का पता लगाने या दरार विकास के लिए ध्वनिक उत्सर्जन के लिए तनाव गेज का उपयोग करना, दरार लंबाई ही नजर रखी नहीं है, लेकिन यह क्रमशः मापा तनाव या ध्वनिक संकेतों में परिवर्तन से निर्धारित किया जाता है. उदाहरण के लिए, श्रामा एट अलमें 2 डीआईसी ध्वनिक उत्सर्जन संकेतों की समझ और व्याख्या के लिए अनुमति दी. अन्य प्रभावित कारकों या हस्तक्षेप संकेतमापा संकेत को प्रभावित कर सकते हैं, अनिश्चितताओं के लिए अग्रणी और परिणामों की सावधान व्याख्या की आवश्यकता होती है.

थकान परीक्षणों में दरारों की निगरानी के लिए डीआईसी के विभिन्न अनुप्रयोगों की सूचना मिली है। कई मामलों में डीआईसी का उपयोग दरार टिप3,4,5 पर तनाव क्षेत्र का आकलन करने और तनाव तीव्रताकारक6,7,8 निर्धारित करने या सूक्ष्म पर थकान क्षति का पता लगाने के लिए किया जाता है पैमाने9,10. इन मामलों में, सूक्ष्म छवियों कुछ मिलीमीटर की सीमा में ब्याज के क्षेत्रों की जांच करने के लिए उपयोग किया जाता है. परीक्षण नमूनों मिलीमीटर रेंज में आयाम ों के साथ machined आधार सामग्री से मिलकर बनता है. बड़े मापने के क्षेत्रों Tavares एट अल द्वारा दर्ज किए गए11 तनाव तीव्रता कारकों का निर्धारण करने के लिए, Shrama एट अल द्वारा2 ध्वनिक उत्सर्जन संकेतों का अध्ययन करने के लिए, और Hasheminezad एट अल द्वारा12 डामर कंक्रीट में दरारें की जांच करने के लिए. Poncelet एट अल13 लागू डीआईसी लोड चक्र की एक निश्चित संख्या पर रिश्तेदार तनाव वेतन वृद्धि के आधार पर दरार दीक्षा का पता लगाने के लिए. परीक्षण एक मशीनी सतह के साथ नमूनों पर प्रदर्शन किया गया. वेल्डेड14,15 या brazed नमूनों16 डीआईसी का उपयोग कर थकान परीक्षण के दौरान उपभेदों के विकास को रिकॉर्ड करने के लिए अध्ययन किया गया. नमूनों की ओर से मनाया गया, गहराई दिशा में दरार के विकास को दर्शाता है, नमूना के किनारे पर.

सभी उपरोक्त प्रयोग कुछ हर्ट्ज की लोड आवृत्तियों के साथ इमदादी-हाइड्रिकल परीक्षण मशीनों पर किए गए थे (और 15 हर्ट्ज)। आमतौर पर डीआईसी के लिए छवियों को रिकॉर्ड करने के लिए परीक्षण बाधित किए गए थे। Vanlanduit एटअल. 17 चल रहे परीक्षण के दौरान छवियों लिया और एल्गोरिदम लागू करने के लिए विभिन्न परीक्षण और छवि रिकॉर्डिंग आवृत्तियों के लिए क्षतिपूर्ति. Lorenzino एट अल18 एक अनुनाद परीक्षण मशीन पर परीक्षण किया और सूक्ष्म कैमरों के साथ DIC छवियों पर कब्जा कर लिया. Kov]r]k एट अल19,20 बिना किसी रुकावट के 100 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक अनुनाद परीक्षण मशीन पर परीक्षण किया, एक प्रक्रिया का उपयोग कर बहुत यहाँ प्रस्तुत एक के समान. परीक्षण झुकने भार के तहत फ्लैट, लेपित नमूनों पर आयोजित किए गए थे। एक एकल कैमरा और ट्रिगर फ्लैश का उपयोग $ 20 x 15 मिमी के क्षेत्र की छवियों को कैप्चर करने के लिए किया गया था। तनाव क्षेत्र और विस्थापन क्षेत्र पर आधारित विभिन्न क्रैक मूल्यांकन लागू किए गए थे।

इस पत्र में प्रस्तुत प्रक्रिया वेल्डेड एक पायदान पेश नमूनों के लिए लागू किया जाता है, और इस प्रकार एक तनाव एकाग्रता. दो कैमरों के साथ एक 3 डी डी डी प्रणाली कार्यरत है, जो नमूना के विमान विस्थापन के बाहर के लिए खाते की अनुमति देता है. कैमरों जबकि प्रकाश स्थिर है ट्रिगर कर रहे हैं. क्रैक डिटेक्शन 55 x 40 मिमी के क्षेत्र पर मापा तनाव क्षेत्र पर आधारित है।

प्रक्रिया थकान परीक्षण में दरारें का पता लगाने के लिए एक मजबूत और तुलनीय तरीका प्रदान करता है. इसके अलावा, यह दरार संचरण का एक रिकॉर्ड प्रदान करता है. यह उच्च लोडिंग आवृत्तियों के साथ अनुनाद परीक्षण मशीनों पर लागू है। परीक्षण माप के लिए बाधित होने की जरूरत नहीं है, और कोई ऑपरेटर परीक्षण के दौरान मौजूद होने की जरूरत है. प्रक्रिया इसलिए कुशलता से दरार दीक्षा और प्रचार के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए परीक्षण की बड़ी संख्या के लिए लागू किया जा सकता है.

Protocol

1. चश्मा तैयारी

चेतावनी: वेल्डिंग या मशीनिंग उपकरण का उपयोग संभावित रूप से खतरनाक है. कार्य योग्य कर्मियों द्वारा और निर्माताओं द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों के अनुसार निष्पादित किया जाना चाहिए।

  1. वांछित वेल्ड ज्यामिति के साथ नमूने तैयार (उदा., बट वेल्ड, अनुदैर्घ्य stiffener, fillet वेल्ड). यदि पूरे नमूना चौड़ाई मापा जाना चाहिए, नमूना आकार कार्यरत कैमरा प्रणाली द्वारा चित्र क्षेत्र द्वारा सीमित किया जा सकता है. यहाँ प्रस्तुत परीक्षणों में, विभिन्न मोटाई की दो प्लेटों के बीच एक बहुपरत K-butt वेल्ड युक्त नमूनों का उपयोग किया गया(चित्र 1)। नमूनों संरचनात्मक इस्पात S355 धातु सक्रिय गैस वेल्डिंग का उपयोग कर के बने थे. नमूना तैयार करने के बारे में अधिक जानकारी फ्रेडरिक और एहलर्स21में पाई जा सकती है .
  2. यदि आवश्यक हो, पीस ने प्रतिस्पर्धा दरार स्थानों को कम किया। ये प्लेट के विपरीत पक्ष या एक stiffener के दूसरे छोर पर वेल्ड टो हो सकता है. यहाँ, सतह जमीन जब तक चिकनी और तेज पायदान से मुक्त दरारें से बचने के लिए होना चाहिए.
  3. एक सफाई कपड़े और degrease करने के लिए एक क्लीनर का उपयोग कर वेल्ड के आसपास के क्षेत्र में नमूना सतह साफ. ध्यान से एक पीतल के तार ब्रश का उपयोग कर वेल्ड सतह और वेल्ड अंगुली से सभी ढीला सामग्री को हटा दें। सतह तेल और तेल मुक्त होना चाहिए.
  4. काले और सफेद स्प्रे पेंट के वैकल्पिक अनुप्रयोगों का उपयोग कर डीआईसी के लिए धब्बेदार पैटर्न लागू करें। स्प्रे सीधे सतह पर बिंदु नहीं है, लेकिन स्प्रे धुंध नमूना पर व्यवस्थित करते हैं। कोई सतत परत की जरूरत है. चितकबरा का आकार 0ण्1 उउ के परिमाण में जितना संभव है उतना ही संभव होना चाहिए (चित्र 2देखें)।
    नोट: मैट रंग प्रतिबिंब को कम करने के क्रम में बेहतर है.

2. टेस्ट सेटअप

चेतावनी: यांत्रिक या इमदादी-हाइड्रेचालित परीक्षण उपकरण का उपयोग संभावित रूप से खतरनाक है। सावधानी के साथ काम करते हैं और निर्माता द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों का पालन करें।

  1. परीक्षण मशीन में रखे गए नमूने पर ब्याज के क्षेत्र पर कब्जा करने के लिए डीआईसी कैमरों की स्थिति। सटीक सेटअप कार्यरत उपकरणों पर निर्भर करेगा. यहाँ प्रस्तुत परीक्षणों में, कैमरों एक पाड़ पर घुड़सवार थे परीक्षण मशीन में क्षैतिज व्यवस्था नमूना पर पहुँचने (चित्र 3).
  2. सावधानी से कैमरा उद्देश्यों का ध्यान समायोजित करने के लिए सुनिश्चित करें कि मापा क्षेत्र ध्यान में है. नियोजित कैमरों पर यह में या बाहर के उद्देश्यों पेंच द्वारा किया जाता है लेंस और कैमरे के सेंसर के बीच की दूरी को बदलने के लिए.
  3. रोशनी को अधिकतम करने के लिए रोशनी की स्थिति को समायोजित करें (यहाँ, चार 16 वाट एलईडी रोशनी का उपयोग किया गया; यह मापने क्षेत्र की एक समान रोशनी की अनुमति दी, लेकिन अन्य विन्यास भी संभव हैं)। ध्रुवीकरण फिल्टर का उपयोग ठीक से रोशनी और उद्देश्यों पर स्थापित धातु की सतह पर प्रतिबिंब को कम करने के लिए सिफारिश की है।
  4. एक पर्याप्त जोखिम समय चुनें. यह परीक्षण आवृत्ति पर निर्भर करेगा और एक लोड चक्र की अवधि का एक छोटा सा पर्याप्त अंश ($1/ यहाँ प्रस्तुत परीक्षण में, जोखिम समय था 0.8 34 हर्ट्ज की एक परीक्षण आवृत्ति के लिए एमएस.
  5. डीआईसी प्रणाली का पता करें। प्रक्रिया कार्यरत सिस्टम पर निर्भर करेगा और विशिष्ट उपयोगकर्ता पुस्तिका में वर्णित किया जाना चाहिए।
  6. चयनित जोखिम समय के साथ कुछ तस्वीरें ले लो. ऐपोसाइट डीआईसी सॉफ्टवेयर का उपयोग करके उपभेदों की गणना करें। सत्यापित करें कि छवि गुणवत्ता किसी भी उपभेदों की गणना करने के लिए काफी अच्छा है, कि परिणामों में तितर बितर अत्यधिक नहीं है (अनलोड राज्य उपभेदों में यह शून्य के करीब होना चाहिए), और यह कि परिणाम ब्याज के पूरे क्षेत्र को कवर. यदि छवियों को भी अंधेरा कर रहे हैं, प्रकाश व्यवस्था को समायोजित करें. यह उद्देश्यों पर एपर्चर खोलने के लिए आवश्यक हो सकता है, हालांकि यह ध्यान की गहराई कम हो जाएगा. एक उज्जवल धब्बेदार पैटर्न के रूप में अच्छी तरह से मदद कर सकता है.
  7. कैमरों को ट्रिगर करने के लिए परीक्षण मशीन से बल संकेत उत्पादन कनेक्ट करें। हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर है कि लोड चक्र के विशिष्ट अंतराल पर ट्रिगर बंद की स्थापना की अनुमति देता है सहित एक वाणिज्यिक डीआईसी प्रणाली का इस्तेमाल किया गया था. इस उद्देश्य के लिए, लोड चक्र एक निश्चित मूल्य को पार कर बढ़ती बल संकेत द्वारा गिना जाता है. जब लोड चक्र की निर्दिष्ट संख्या तक पहुँच जाता है, कैमरों शुरू कर रहे हैं, और गिनती फिर से शुरू होता है. एक अनुकरणीय ट्रिगरलिस्ट को अनुपूरक फाइल के रूप में आपूर्ति की जाती है।
  8. ट्रिगर संकेत और कैमरा जोखिम के बीच देरी निर्धारित करने के लिए एक परीक्षण रन प्रदर्शन करते हैं। देरी के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए लोड सिग्नल के शिखर से पहले ट्रिगर सेट करें। ट्रिगरलिस्ट का उपयोग कर रहे हैं (चरण देखें 2.7) वोल्टेज में आवश्यक लोड संकेत करने के लिए पैरामीटर मान समायोजित करें. दिखाए गए परीक्षणों में, कैमरों पर ट्रिगर किया गया 91% और अधिकतम बल के 96%, क्रमशः. ये मान केवल एक उदाहरण के रूप में दिए जाते हैं और हमेशा उपयुक्त नहीं होते हैं।
    नोट: यह छवियों लोड चोटी पर बिल्कुल लिया जा करने के लिए आवश्यक नहीं है। दरारें फिर भी दिखाई देना चाहिए.
  9. लोड चक्र के अंतराल के लिए ट्रिगर सेट करें ताकि अपेक्षित परीक्षण अवधि में छवियों की कुल संख्या 100$200 (उदाहरण के लिए, 106 लोड चक्रों के साथ परीक्षण के लिए प्रत्येक 10,000 चक्र) के परिमाण में हो) हो. ट्रिगर सूची में (चरण 2.7 देखें) लोड चक्र की वांछित संख्या के लिए छोरों के मूल्य को समायोजित करें।

3. थकान परीक्षण

चेतावनी: यांत्रिक या इमदादी-हाइड्रेचालित परीक्षण उपकरण का उपयोग संभावित रूप से खतरनाक है। सावधानी के साथ काम करते हैं और निर्माता द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों का पालन करें।

  1. परीक्षण मशीन में नमूना स्थापित करें.
  2. यदि आवश्यक हो, लोड करने से पहले डीआईसी छवियों ले. यह दरार का पता लगाने के लिए आवश्यक नहीं है, लेकिन यह लोड हो रहा है के तहत सतह तनाव को मापने के लिए DIC का उपयोग करने की अनुमति देता है.
  3. पहले लोड चक्र स्थिर रूप से लागू करें। अधिकतम लोड पर बंद करो और डीआईसी के लिए कुछ छवियों को ले लो. एक छवि पर्याप्त होना चाहिए, लेकिन क्योंकि डीआईसी परिणामों की गुणवत्ता हमेशा इष्टतम नहीं हो सकता है, यह विश्लेषण के लिए से चुनने के लिए कुछ और छवियों के लिए उपयोगी हो सकता है. इन छवियों के लिए, एक लंबे समय तक जोखिम समय के रूप में उपयुक्त इस्तेमाल किया जा सकता है.
    नोट: इस स्थिर लोड चक्र छोड़ा जा सकता है, लेकिन स्थिर रूप से प्राप्त छवियों गतिशील परीक्षण के दौरान प्राप्त उन लोगों की तुलना में बेहतर गुणवत्ता के शायद कर रहे हैं, इस प्रकार डीआईसी परिणामों में सुधार.
  4. लोड श्रेणी सेट करें और चक्रीय परीक्षण प्रारंभ करें। वैकल्पिक रूप से, अंतराल जिसमें ऊपरी लोड बनाए रखा है, लेकिन लोड रेंज कम है सहित समुद्र तट के निशान प्राप्त करें। यहाँ दिखाए गए उदाहरणों के लिए, लोड श्रेणी का एक आधा हर 40,000 नियमित चक्र के लिए 15,000 चक्रों में लागू किया गया था। समुद्र तट के निशान प्रस्तुत प्रक्रिया के लिए आवश्यक नहीं हैं, लेकिन पता चला दरार लंबाई को मान्य करने की संभावना प्रदान करते हैं.
  5. स्थिर और गतिशील लोड निर्दिष्ट करें और नमूना विफल रहता है जब तक परीक्षण चलाते हैं। प्रस्तुत परीक्षणों में 0 केएन का एक स्थिर भार और 22.5 केएन का गतिशील आयाम लागू किया गया। क्रमशः 50 केएन स्थिर और 50 केएन गतिशील भार का उपयोग तनाव से राहत नमूने पर किया गया।

4. पोस्टप्रोसेसिंग

  1. डीआईसी का मूल्यांकन करें और ऐपोसाइट सॉफ्टवेयर का उपयोग करके नमूना के अक्षीय (लोडिंग) दिशा में तनाव की गणना करें। वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर (सामग्री की तालिकादेखें) जिसमें उपभेदों की स्वचालित गणना शामिल है, नियोजित किया गया था. उपभेदों की गणना के बारे में जानकारी ग्रिडियाक और हिल्ड22 में पाई जा सकती है और वर्तमान वाणिज्यिक और खुला स्रोत डीआईसी सॉफ्टवेयर का अवलोकन बेलोनी एट अल1में दिया गया है। पहले, स्थिर लोड चक्र से छवि का उपयोग करें चरण 3.3 में एक संदर्भ छवि के रूप में प्राप्त. यहाँ, 19 x 19 पिक्सल ($0.32 x 0.32 मिमी) का एक पहलू आकार और 15 x 15 पिक्सल का एक पहलू दूरी DIC मूल्यांकन के लिए लागू किया गया था.
  2. परिकलित तनाव का एक भूखंड बनाएं और प्लॉट की कथा को अपेक्षाकृत उच्च मानों के लिए सेट करें (0.5% से 1.0%) संभव शोर को दबाने के लिए. लागू सॉफ्टवेयर के आधार पर, इन भूखंडों विस्थापन और उपभेदों की गणना की गई है के बाद परिणाम अनुभाग में उपलब्ध हो जाएगा (4.1).
  3. परीक्षण की अवधि में प्राप्त छवि अनुक्रम के माध्यम से चलाएँ. एक गठन दरार ऊंचा उपभेदों के मामले में दिखाई देगा. जब उपभेदों 1% से अधिक एक मैक्रोस्कोपिक दरार हो सकती है।
  4. विभिन्न परीक्षण परिणामों की तुलना करने के लिए, यह यह निर्धारित करने के लिए रुचि का हो सकता है कि दरार किसी निर्दिष्ट लंबाई तक कब पहुँचती है. $ 2 मिमी की क्रैक लंबाई तकनीकी या स्थूल दरारें माना जाता था.

Representative Results

दरारों का पता लगाने और दरार के प्रचार की निगरानी करने के लिए नमूना की लोडिंग दिशा में तनाव प्लॉट किया गया था। दरारें ऊंचा उपभेदों के मामले में दिखाई दिया (gt; 1%).

दो थकान परीक्षण से प्राप्त परिणाम प्रस्तुत कर रहे हैं. परीक्षण विभिन्न भार और लोड अनुपात में किए गए थे। परिणाम दो परीक्षणों के बीच प्रत्यक्ष तुलना के लिए इरादा नहीं कर रहे हैं, लेकिन इन परीक्षणों के विशिष्ट परिणामों का प्रतिनिधित्व करते हैं और प्रस्तुत प्रक्रिया की क्षमताओं का प्रदर्शन.

किसी नमूने में किसी दरार का विकास, जैसे-वेल्ड स्थितियों में होता है, चित्र 4 में दर्शायागया है। नमूना ठंडा करने के दौरान वेल्ड के संकुचन की वजह से अवशिष्ट तनाव निहित. इन्हें एक्स-रे विवर्तन और होल-ड्रिलिंग द्वारा मापा गया और वेल्डिंग सिमुलेशनद्वारा गणना कीगई। नमूना के बीच में तन्य अवशिष्ट तनाव के कारण, दरार केंद्र रेखा पर शुरू होती है। सबसे पहले, तनाव बनाने दरार के स्थान पर वृद्धि करने के लिए शुरू किया. एक तकनीकी दरार माना गया था जब उपभेदों 2 मिमी की लंबाई से अधिक 1% से अधिक (एन $ 755,000). इसके बाद दोनों पक्षों में दरार फैल गई। पता चला दरार लंबाई परीक्षण के दौरान उत्पन्न समुद्र तट के निशान की तुलना में किया गया था और अच्छा समझौता दिखाया. डीआईसी परिणामों के वीडियो से पता चलता है कि समुद्र तट के निशान के गठन के दौरान दरार प्रचार धीमा हो गया।

प्रतिबल-मुक्त प्रतिदर्श पर दरार का विकास चित्र 5 में दर्शायागयाहै। दरार दीक्षा अवशिष्ट तनाव ों से प्रभावित नहीं था. वेल्ड के साथ विभिन्न स्थानों पर कई दरारें बनीं। 574,000 चक्र के बाद 2 मिमी की दरार का पता चला। एकल दरारें तो वृद्धि हुई और अंततः एकीकृत. पता चला दरार लंबाई समुद्र तट के निशान से फिर से तुलना में था.

समुद्र तट के निशान की पीढ़ी डीआईसी तकनीक का उपयोग कर पता चला दरार लंबाई को मान्य करने के लिए एक अच्छी संभावना प्रदान करता है। इसके अलावा, यह नमूना सतह पर मापा लंबाई के साथ दरार की गहराई सहसंबंधित करने की संभावना प्रदान करता है. दरार के एक प्रारंभिक चरण में, सतह के करीब, यह समुद्र तट के निशान है कि स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं प्राप्त करने के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है. यहां, परिणामों ने डीआईसी दृष्टिकोण का लाभ दिखाया।

जैसा कि चित्र 4 और चित्र 5 में प्रस्तुत किया गया है, प्रक्रिया का परिणाम छवियों की एक श्रृंखला है (या एक वीडियो) जो वेल्ड पर दरारों के विकास को दर्शाता है। इन छवियों से, यह मूल और दरारें की संख्या निर्धारित करने के लिए संभव है. इसके अलावा, वे जब एक दरार एक विशिष्ट लंबाई तक पहुँच गया है यह निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. दरारें 2 मिमी लंबाई में स्थूल या तकनीकी माना जाता था. इस दरार लंबाई मज़बूती से छवियों से प्राप्त किया जा सकता है और इस अध्ययन में परीक्षण की एक श्रृंखला के परिणाम की तुलना करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. इसके अलावा, देखने के एक इंजीनियरिंग बिंदु से, इस दरार लंबाई उपलब्ध निरीक्षण तकनीकों का उपयोग कर सेवा में पता लगाने योग्य होगा. परिणामस्वरूप छवियों से दरार लंबाई को मापने और यह लोड चक्र की संख्या से संबंधित करके, यह भी एक दरार विकास वक्र साजिश या दरार विकास दर निर्धारित करने के लिए संभव है. ये दरार संचरण के यांत्रिक गणना फ्रैक्चर में ब्याज की हो सकती है.

Figure 1
चित्रा 1: बहुपरत कश्मीर बट वेल्ड नमूनों थकान परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया. मिलीमीटर में आयाम. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: वेल्ड पर डिजिटल छवि सहसंबंध के लिए Speckle पैटर्न. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: DIC कैमरों और एक पाड़ नमूना नमूना ऊपर स्थापित संरचना द्वारा समर्थित रोशनी के साथ परीक्षण सेटअप. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4: लोडिंग दिशा में प्रतिशत तनाव (vertical) एक दरार के विकास और के रूप में वेल्डेड स्थितियों में एक नमूना पर समुद्र तट के निशान के साथ तुलना दिखा. N ] भार चक्र की संख्या. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5: लोडिंग दिशा में प्रतिशत तनाव (विपरीत) दरारें के विकास और एक तनाव से राहत नमूना पर समुद्र तट के निशान के साथ तुलना दिखा. N ] भार चक्र की संख्या. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6: पहले, स्थिर भार चक्र (एन $ 1) पर अधिकतम लोड पर लोडिंग दिशा में प्रतिशत तनाव और लोड चक्र के विभिन्न नंबरों पर थकान परीक्षण की शुरुआत में। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक फ़ाइल 1: ट्रिगर सूची. कृपया इस फ़ाइल को देखने के लिए यहाँ क्लिक करें (डाउनलोड करने के लिए सही क्लिक करें).

Discussion

प्रस्तुत प्रक्रिया परीक्षण में दखल के बिना एक अनुनाद परीक्षण मशीन पर परीक्षण वेल्डेड नमूनों पर थकान दरारें का पता लगाने और निगरानी करने के लिए डीआईसी का उपयोग करने के होते हैं। आवेदन में मुख्य चुनौती अनुनाद परीक्षण मशीन के उच्च लोड आवृत्ति है। यह अपेक्षाकृत कम जोखिम समय और इस तरह डीआईसी परीक्षण के लिए छवियों के अधिग्रहण के लिए उच्च रोशनी की आवश्यकता है. इसलिए, प्रकाश को अधिकतम किया जाना है। दूसरी ओर, धातु की सतह पर प्रतिबिंब ध्रुवीकरण फिल्टर, जो कैमरे में प्रवेश प्रकाश की मात्रा कम हो जाएगा के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है. उपलब्ध प्रकाश का बेहतर उपयोग करने के लिए, उद्देश्यों के एपर्चर बढ़ाया जा सकता है. यह ध्यान की गहराई कम हो जाएगा. इसलिए यह नमूना सतह की दूरी पर बिल्कुल ध्यान सेट करने के लिए आवश्यक है और नमूना के विमान आंदोलन से बाहर ध्यान केंद्रित सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए. कैमरों और प्रकाश व्यवस्था की स्थापना के लिए विशेष देखभाल की आवश्यकता है।

फिर भी, डीआईसी द्वारा परिकलित उपभेदों बहुत सटीक नहीं हो सकता है(चित्र 6)। परिकलित उपभेदों उच्च शोर दिखा सकता है. डीआईसी के लिए इस्तेमाल किया पहलुओं में से कुछ पर, धब्बेदार पैटर्न मान्यता प्राप्त नहीं किया जा सकता है और उपभेदों की गणना नहीं की जाएगी. लेकिन डीआईसी परिणामों की गुणवत्ता के संबंध में प्रस्तावित प्रक्रिया मजबूत साबित हुई है। यहां तक कि अगर परिणाम ठीक वेल्ड पर उपभेदों का निर्धारण करने के लिए पर्याप्त अच्छा नहीं कर रहे हैं, यह अभी भी दरारें का पता लगाने के लिए संभव होना चाहिए.

बट वेल्ड यहाँ प्रस्तुत अन्य वेल्ड geometries की तुलना में एक अपेक्षाकृत चिकनी वेल्ड अंगुली है. दरारें एक तेज पायदान के साथ वेल्ड टो के साथ खामियों पर आरंभ करने की संभावना है और इस प्रकार उच्च तनाव एकाग्रता. दुर्भाग्य से, इन सटीक स्थानों पर डीआईसी द्वारा उपभेदों का मूल्यांकन करना संभव नहीं हो सकता है क्योंकि गणना के लिए उपयोग किए गए पहलुओं को पहचाना नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, चित्र 5 नमूने के बाईं ओर एक दरार की शुरुआत से पता चलता है, +25 मिमी क्षैतिज पर पहलुओं लापता / लेकिन जैसा कि उदाहरण में दिखाया गया है, भले ही कुछ पहलुओं का मूल्यांकन नहीं किया जाता है, यह अभी भी यह निर्धारित करना संभव है कि दरार कब शुरू होती है और बढ़ने लगती है। एक steeper कोण और तेज notches के साथ welds के लिए (उदाहरण के लिए, अनुदैर्घ्य stiffener, fillet वेल्ड) यह कैमरों झुकाव करने में मदद कर सकते हैं [15] वेल्ड सतह के कोण को बढ़ाने के लिए. प्रस्तावित प्रक्रिया अनुदैर्घ्य कड़ाई पर भी लागू की गई थी। वेल्ड टो पर अपेक्षाकृत तेज पायदान के बावजूद यह मज़बूती से दरार दीक्षा का पता लगाने के लिए संभव था.

मैक्रोस्कोपिक दरारें माना जाता है जब 1% या अधिक के उपभेदों तक पहुँच रहे हैं. कोवर्क एट अल20द्वारा किए गए एक अध्ययन में, डीआईसी थर्मल स्प्रे लेपित, बिना नोट किए नमूनों पर दरारें का पता लगाने के लिए लागू किया गया था। यह कहा गया था कि दरार का पता लगाने के लिए सीमा मूल्य की सीमा में सेट किया जा सकता है 0.5% और 1% काफी परिणामों को प्रभावित किए बिना. इन मानों की समुद्र तट चिह्नों से तुलना द्वारा पुष्टि की जाती है (चित्र 4 और चित्र 5)। एक कम मूल्य एक पहले दरार का पता लगाने के लिए नेतृत्व करेंगे, लेकिन अनिश्चितताओं के लिए अधिक प्रवण हो सकता है और कम तुलनीय परिणाम का उत्पादन. एक उच्च मूल्य दरार दीक्षा के बाद मान्यता के लिए नेतृत्व करेंगे, लेकिन परिणाम शायद अधिक तुलनीय और reprodible हो जाएगा.

पहले लोड चक्र स्थिर रूप से लागू करने (चरण 3.3) कई परीक्षण किया जाता है, जब समय लेने का परिणाम हो सकता है. यदि कोई प्लास्टिक उपभेदों वेल्ड शूरण पर होते हैं (नाच) यह भी छोड़ा जा सकता है और अनलोड हालत (चरण 3.2) तनाव गणना के लिए एक संदर्भ के रूप में इस्तेमाल किया. अन्यथा, गतिशील परीक्षण की शुरुआत में प्राप्त छवियों में से एक का उपयोग किया जा सकता है यदि छवि गुणवत्ता पर्याप्त है (चित्र 6देखें)।

केवल कुछ नमूनों का परीक्षण कर रहे हैं, सेटअप समय कम करके आंका नहीं जाना चाहिए. यह स्थापित करने और सही ढंग से कैमरों की स्थापना और डीआईसी आकलन के लिए उचित चित्र प्राप्त करने के लिए अंशांकन प्रदर्शन करने के लिए कुछ समय और पुनरावृत्तीय छोरों की आवश्यकता हो सकती है.

दूसरी ओर, चश्मा तैयारी, जल्दी और सस्ती है. Specimens केवल साफ किया जा करने की जरूरत है और रंग के साथ छिड़काव करने के लिए धब्बेदार पैटर लागू होते हैं. यह कम लागत पर आता है और प्रस्तावित डीआईसी आधारित प्रक्रिया को व्यावहारिक बनाता है, विशेष रूप से यदि बड़ी संख्या में नमूनों का परीक्षण किया जाएगा।

एक और लाभ, विशेष रूप से नमूनों या रात भर चल रहे परीक्षण के बड़े सेट के लिए, कैमरों स्वचालित रूप से शुरू कर रहे हैं कि है, और परीक्षण बाधित होने की जरूरत नहीं है.

डीआईसी प्रक्रिया का एक प्रतिबंध यह है कि एक ऑप्टिकल विधि के रूप में यह सतह दरारें तक ही सीमित है. इसके अलावा, यह आवश्यक है कि क्षेत्र पर नजर रखी जा करने के लिए कैमरों द्वारा दिखाई है, जबकि नमूना परीक्षण मशीन में रखा गया है.

प्रस्तुत प्रक्रिया मुख्य रूप से तकनीकी दरारों की शुरुआत का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया गया था. लेकिन के रूप में प्रदर्शन किया, यह भी दरार विकास के आकलन के लिए अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, दरार संचरण दरों का निर्धारण करने के लिए). परिणाम सतह पर दिखाई लंबाई हो जाएगा. दरार सामने वक्रता का पता नहीं लगाया जा सकता है, लेकिन.

प्रक्रिया एक अपेक्षाकृत जटिल सतह टोपोलॉजी पेश वेल्डेड नमूनों पर अपनी प्रयोज्यता साबित कर दिया. यह गैर-वेल्ड नमूनों पर भी लागू होना चाहिए, क्योंकि ज्यामितीय नोटों की अनुपस्थिति को डीआईसी माप की सुविधा मिलनी चाहिए। इसी तरह की एक प्रक्रिया को बिना नोट किए नमूनों पर कोव[र]क एट अल20 में लागू किया गया है।

इसके अलावा, प्रक्रिया भी इमदादी-हाइड्रोलिक परीक्षण मशीनों पर थकान परीक्षण के लिए लागू किया जा सकता है. यहाँ, परीक्षण आवृत्ति एक अनुनाद परीक्षण मशीन की तुलना में कम होगा. कैमरे के जोखिम समय इस प्रकार अब हो सकता है, जो कैमरा सेटअप की सुविधा चाहिए.

अंत में, प्रस्तुत प्रक्रिया थकान परीक्षण में दरारें के विकास का अध्ययन करने के लिए एक सीधा तरीका प्रदान करता है. यह तकनीकी दरारों का पता लगाने और दरार संचरण की निगरानी की अनुमति देता है (उदा., थकान परीक्षण में दरार संचरण दर निर्धारित करने के लिए). परिणामों की उदाहरणात्मक प्रकृति उनकी व्याख्या और मूल्यांकन को सुगम करती है। तकनीक परीक्षण में दखल के बिना उच्च लोडिंग आवृत्तियों के साथ अनुनाद परीक्षण मशीनों के लिए लागू है. माप पूरी तरह से स्वचालित हैं, इसलिए कोई निरंतर पर्यवेक्षण की आवश्यकता नहीं है। यह ब्याज के क्षेत्र में एक अपेक्षाकृत जटिल ज्यामिति पेश वेल्डेड नमूनों पर लागू है. छोटे पैमाने पर नमूनों पर, यह नमूना की पूरी चौड़ाई के कवरेज की अनुमति देता है. इसके अलावा, प्रक्रिया एक सरल सेटअप और बुनियादी पोस्ट प्रसंस्करण द्वारा विशेषता है, यह मौजूदा तरीकों के लिए एक व्यावहारिक विकल्प बना रही है.

Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

ड्यूश Forschungsgemeinschaft (DFG, जर्मन रिसर्च फाउंडेशन) EH 485/

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ARAMIS 5M gom DIC system including two 5 megapixel cameras and control unit
ARAMIS gom v6.3.1-2 DIC software
Calibration object gom CP 20 MV 30 x 24 mm2
Camera objectives, 50 mm Titanar 2.8 / 50
Hydraulic Wedge Grip MTS 647.25A02
Hydraulic Grip Supply MTS 685.10 10,000 Psi
LED lights Diana LEDscale KSP0495-0001A 4 x 16 W LED lights
Polarization filters Schneider-Kreuznach 52,0 AUF (2 x for cameras)
Polarization filters Schneider-Kreuznach 67,0 AUF (4 x for lights)
Resonance testing machine Schenck 200 kN resonance testing machine
Resonance testing machine control unit Rumul v 2.5.3 Resonance testing machine control unit and software
Spray paint Black and white spray paint, matt

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References

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डिजिटल छवि सहसंबंध का उपयोग वेल्डेड specimens की अनुनाद थकान परीक्षण में क्रैक निगरानी
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Friedrich, N., Ehlers, S. Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation. J. Vis. Exp. (151), e60390, doi:10.3791/60390 (2019).

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