초음파 피로 긴장-압축 모드에서 테스트

요약

초음파 피로 축 긴장-압축 로드 모드에서 높고 매우 높은 순환 영역에서 테스트에 대 한 프로토콜.

초록

초음파 피로 테스트 매우 높은 순환 영역에서 피로 특성을 조사 하 고 수 있는 몇 가지 방법 중 하나입니다. 방법은 20 kHz에 가까운 그것의 공명 주파수에 경도 진동에 견본 노출 기반으로 합니다. 이 방법의 사용, 그것은 일반적으로 200hz 미만의 주파수에서 작동 하는 기존의 테스트 장치에 비해 테스트에 필요한 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 또한 그 경험 제트 엔진 또는 자동차의 부품 터보 펌프와 같은 고속 조건에서 작업 중 재료의 로드를 시뮬레이션 하는 데 사용 됩니다. 그것은 테스트 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있는 매우 높은 변형 속도의 가능성으로 인해 높고 매우 높은 순환 영역 에서만 작동 하는 데 필요한. 견본 모양 및 차원 신중 하 게 선택 하 고 초음파 시스템;의 공명 조건을 행 하기 위해 계산 해야 따라서, 테스트 전체 구성 요소 또는 임의 모양의 표본 수는 하지입니다. 각 테스트 하기 전에 그것은 이상적인 것에서 진짜 모양의 편차에 대 한 보상을 초음파 시스템의 주파수를 가진 견본을 조화 하는 데 필요한. 시스템의 강성 공명에서 시스템을 이동 하기 위하여 충분히 변경 될 때 테스트 개시 및 특정 길이에 균열의 전파 후 자동으로 종료 이후는 시료의 총 골절까지 테스트를 실행할 수는 없습니다. 주파수입니다. 이 원고는 기계적 공명 주파수 20 kHz 근처에서 높은 주파수 초음파 피로와 로드에서 속성 사용 하는 재료의 피로의 평가의 과정을 설명 합니다. 프로토콜에는 표본 설계, 스트레스 계산, 공명 주파수, 시험, 그리고 최종 정적 골절 수행과 조화를 포함 하 여 정확한 테스트에 필요한 모든 단계에 대 한 자세한 설명이 포함 되어 있습니다.

서론

구조 재료의 피로 손상 강하게 연결 철도 수송, 증기 엔진과 증기 기관차의 사용 주로 산업화와 금속 부품, 주로 철, 많이 사용 되 고 각종을 견딜 수 있도록 했다 순환 로드의 종류입니다. 초기 테스트 중 하나는 알 버트 (독일 1829)¹ 광산 호 이스트에 대 한 용접된 체인에 의해 이루어졌다. 로드 주파수, 분당 10 벤드 고 최대한 테스트 기록된에 도달된 100000 로드 사이클¹. 또 다른 중요 한 일은 1864 년에 윌리엄 Fairbairn에 의해 실시 됐다. 테스트는 레버에 의해 해제 되었다 그리고 일으키는 진동 떨어졌다는 정적 부하의 사용과 가공 하 철 대들보에 수행 했다. 대들보는 점차적으로 로드 스트레스 증가 함께 로드 된 진폭. 다양 한에 주기 몇 백 천 도달 후 막 5 천 궁극 장력 강도의 2 분의 로드 진폭에서 사이클 로드 후 실패 스트레스 진폭, 결국 대들보를 로드. 구조 재료에 반복된 응력의 영향의 첫 종합적이 고 체계적인 연구는 8 월에 의해 수행 되었다 1860-1870¹뵐 러. 이러한 테스트에 대 한 그는 비틀림, 굽 힘, 및 축 로딩 모드를 사용 했다. 뵐 러 설계 테스트 기계, 많은 독특한 피로 하지만 그들의 단점은 낮은 작업 속도....

프로토콜

참고: 각 시료의 형상을 선택 하 여 시험된 재료의 기계적 및 물리적 특성에 따라 계산 된 초음파 테스트 시스템으로 동일한 공명 주파수 있다.

1. 피로 시험 표본 크기의 결정

참고: 표준 "모래 시계" 긴장-압축 견본 형상은 정의 주요 치수는 그림 1에 표시 됩니다. 치수 d, D 및 r 는 사용자 정의 (독립), l 및 L 크기를 계산 해야 하는 동안 올바른 공명 주파수 (에 따라 다름)의 조건에 따라. 게이지 길이 l d, r, D 와 기하학 비율 에서만에서 결과 쉽게 계산 하거나 수, 구성 요소 모델에서 얻은 따라서, 그것은 추가 논의의 대상이 되지 않습니다.

1. 독립 치수의 결정
   참고: 견본 (d, D, r)의 주요 치수는 재료 매개 변수 및 테스트 조건에 따라 선택 됩니다.
   1. 테스트를 위한 물자의 필요한....

결과

피로 시험 결과 스트레스, 로드 사이클, 수 로드 포함 하 고 표 1, 결과 50CrMo4의 피로 생활의 침묵 및 부드럽게 한 강철 제공 됩니다 골절 (실행-아웃) 테스트 종료 문자를 볼 수 있습니다. 피로 수명 시험 결과의 가장 일반적인 해석 이다-소위 S N 플롯 (S-스트레스, N-사이클 수), 뵐 러의 음모로 알려진 또한. 적용 된 로드 스트레스 피로의 의존도 역사적으로 주어진 거꾸로 축, 독립적인 값 (스트레스 로드)는 y 축에 및 종속 변수 값 (사이클 수) x 축에는 다이어그램에 플롯 됩니다. 회귀 분석의 다양 한 종류는 피로 생활 결과에 적용 된¹⁹ 및 적합을 다이어그램에 추가 하는 경우에 일반적으로 불린다 S-N 곡선. 그러나, 단지 데이터 적합을 포함 하는 원래 음모와 차이가 없었다. 테스트는 골절으로 끝나지 않는 손상 없이 사이클 로드의 필요한 수.......

토론

초음파 피로 테스트 매우 높은 사이클 지역에서 구조 재료의 테스트를 수 있는 몇 가지 방법 중 하나입니다. 그러나, 견본 모양 및 크기의 공명 주파수에 관하여 매우 제한 됩니다. 예를 들어, 축 로드 모드에서 얇은 시트의 테스트 일반적으로 불가능 하다. 또한, 큰 견본 테스트 불가능 일반적으로, 테스트 기계 같은 힘을 제공 하지 않습니다 그리고 그것은 특별 한 초음파 시스템의 디자인 요구 하기 때문에.

적절 한 설계, 계산, 및 표본의 조화 해야 하지 과소평가 될, 현대 초음파 발생기는 초음파를 변조 하 고 성공적으로 약간 다른 크기 견본을 끌어들여 수 있습니다 경우에. 그러나,이 게이지 길이의 중간 부분에서 초음파의 노드의 변화 원인과 다음 표본 게이지 길이에서 올바르게 로드 되지 않습니다. 같은 이유로 큰 관심 두 축 기준 테스트 대상의 대칭 되도록 주의가 있다.

큰 토론은 로드 낮은 주파수와 기존의 테스트 장치에서 얻은 데이.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
초음파 피로 시험 장치	Lasur-20		kHz, 피로 시험에 사용
Nyogel 783	Nye Lubricants	-	연결을위한 음향 젤로 사용
			Lasur 피로 시험기 작동을위한 소프트웨어

초음파 시스템 Win 20k 소프트웨어 Lasur 부품