SU1516854A1 - Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading - Google Patents

Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading Download PDF

Info

Publication number
SU1516854A1
SU1516854A1 SU874316496A SU4316496A SU1516854A1 SU 1516854 A1 SU1516854 A1 SU 1516854A1 SU 874316496 A SU874316496 A SU 874316496A SU 4316496 A SU4316496 A SU 4316496A SU 1516854 A1 SU1516854 A1 SU 1516854A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
fatigue damage
loading
determining
damage
Prior art date
Application number
SU874316496A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Давид Григорьевич Шерман
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1495
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1495 filed Critical Предприятие П/Я А-1495
Priority to SU874316496A priority Critical patent/SU1516854A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1516854A1 publication Critical patent/SU1516854A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к испытани м материалов, к способам определени  усталостного повреждени  сталей с мартенситной структурой. Цель изобретени  - повышение точности определени  максимального повреждени  сталей с мартенситной структурой. Образец с концентратором циклически нагружают на высокой частоте и фиксируют скачок температуры в зоне излома в момент по влени  усталостной трещины, а по скачку температуры определ ют величину удельного объема усталостной трещины в качестве характеристики усталостного повреждени . 2 ил.The invention relates to the testing of materials, to methods for determining the fatigue damage of martensitic steels. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the maximum damage to steels with martensitic structure. The sample with the concentrator is cyclically loaded at a high frequency and the temperature jump in the fracture zone is recorded at the moment of the occurrence of the fatigue crack, and the value of the specific volume of the fatigue crack as a characteristic of fatigue damage is determined from the temperature jump. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к испытани м материалов, в частности к способам определени  усталостного повреждени  сталей с мартенситной структурой.The invention relates to the testing of materials, in particular, to methods for determining the fatigue damage of martensitic steels.

Цель изобретени  - повышение точности определени  максимального повреждени  сталей с мартенситной структурой .The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the maximum damage to steels with martensitic structure.

На фиг. 1 представлена схема установки дл  реализации способа; на фиг. 2 - типична  зависимость температуры от числа циклов.FIG. 1 shows an installation diagram for implementing the method; in fig. 2 - typical dependence of temperature on the number of cycles.

Установка дл  реализации способа включает св занньй с образцом 1 маг- нитострикционный преобразователь 2, концентратор 3 напр жений, ультразвуковой генератор 4, антенный датчик 5, электронный частотомер 6, индукционный датчик 7, милливольтметр 8, термопару 9, потенциометр 10.An installation for implementing the method includes connecting a magnetostrictive transducer 2, a hub 3 voltage, an ultrasonic generator 4, an antenna sensor 5, an electronic frequency meter 6, an induction sensor 7, a millivolt meter 8, a thermocouple 9, a potentiometer 10 to sample 1.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Контролируемый образец 1 из мартенситной стали креп т к концентратору 3 напр жений, магнитострикци- онный преобразователь 2 подключают к ультразвуковому генератору 4 и возбуждают в образце, высокочастотные циклические колебани . Частоту циклического нагружени  образца измер ют антенньм датчиком 5 с помощью частотомера 6. Амплитуду колебательной деформации по длине образца измер ют индукционные датчиком 7 с помощью милливольтметра 8.A controlled sample 1 of martensitic steel is attached to a voltage concentrator 3, a magnetostrictive transducer 2 is connected to an ultrasonic generator 4, and high frequency cyclic oscillations are excited in the sample. The frequency of cyclic loading of the sample is measured by the antenna sensor 5 using a frequency meter 6. The amplitude of the vibrational strain along the sample is measured by an induction sensor 7 using a millivoltmeter 8.

Градуировку датчика 7 амплитуды колебательной деформации провод т с помощью оптического микроскопа, измер   амплитуду смещени  торца образца . При этом дл  палуволнового обЭд ХThe calibration of the sensor 7 amplitude of the vibrational strain is carried out using an optical microscope, measuring the amplitude of the displacement of the end of the sample. In this case, for a paluwave breakdown X

У1U1

разца максимальное значение амплитуды колебательной деформации, которое имеет место в центре образца, рассчитывают из соотношени  с К д. В центре образца, где наиболее веро тна поломка образца, провод т измерение температуры и внутреннего трени  В качестве характеристики повреж- денности материала в момент разрушени  определ ют величину удельного объема V усталостной трещины из соотношени The maximum amplitude value of the vibrational strain, which takes place in the center of the sample, is calculated from the ratio K to. In the center of the sample, where the sample is most likely to break, temperature and internal friction are measured. As a characteristic of the material damage at the moment of destruction, the value of the specific volume V of the fatigue crack from the ratio

где 1 - ширина пластины мартенситаwhere 1 is the width of the martensite plate

в структуре образца; Е - модуль Юнга; f - частота нагружени ; X - теплопроводность; Q - добротность колебательнойin the sample structure; E is Young's modulus; f is the loading frequency; X is thermal conductivity; Q - the quality factor of oscillatory

системы;systems;

ДТ - скачок температуры в момент образовани  трещины, определ емой с помощью термопары 9, которую размещают в зоне предполагаемого разрушени . О моменте по влени  трещины можно судить по по влению указанного скачка температуры.DT is the temperature jump at the moment of the formation of a crack, which is determined using a thermocouple 9, which is placed in the zone of the intended fracture. The moment of the appearance of a crack can be judged by the occurrence of the indicated temperature jump.

Пример. Определ ют усталостную повреждаемость образцов из стали ЗОХГС2НА, подвергнутых поверхностному пластическому упрочнению динамическим наклепом,которые предварительно после закалки от температур 870 С отпускали в интервале температур 220 - З20 с.Example. The fatigue damage of samples of ZOHHS2A steel subjected to surface plastic hardening by dynamic work hardening, which, after quenching from temperatures of 870 ° C, were released in the temperature range of 220 - C20 s, was determined.

Циклическое нагружение образца провод т высокочастотной нагрузкой с частотой 20 кГц. Дл  этого изготавливают полуволновой образец диаметром 17 мм и длиной 130 мм. Образец креп т к концентратору напр жений экспоненциальной формы. Нагружение образца осуществл ют с помощью магнитострикционного преобразовател  IIMC15A-18 и ультразвукового генератора УЗГ2-4М. Дл  определени  рабочей частоты колебаний образца примен ют частотомер электронносчетный ЧЗ-35А. ЭДС, наводимую в индукционном датчике амплитуды колебательной деформации образца, измер ют с помощью универсального вольтметра В7-16. В качестве характеристики внутреннего трени  используют величину, обратную добротности Q Cyclic loading of the sample is carried out by a high-frequency load with a frequency of 20 kHz. A half-wave sample with a diameter of 17 mm and a length of 130 mm is made for this. The sample is attached to a voltage concentrator of exponential form. The sample is loaded using a magnetostrictive transducer IIMC15A-18 and an ultrasonic generator UZG2-4M. To determine the working frequency of the oscillations of the sample, an electron-counted frequency factor of -35A is used. The emf induced in the induction sensor of the amplitude of the vibrational strain of the sample is measured using a B7-16 universal voltmeter. The inverse quality factor Q is used as a characteristic of internal friction.

Дл  измерени  температуры на поверхности образца в центре по длине приваривают хромель-копелевую термопару . Изменение температуры в процессе циклического нагружени  записывают с помощью потенциометра КСП-4.To measure the temperature on the surface of the sample, a chromel-copel thermocouple is welded along the length of the center. The change in temperature during cyclic loading is recorded using a potentiometer KSP-4.

Образец нагружают таким образом, чтобы амплитуда смещени  на торцеThe sample is loaded so that the amplitude of the displacement at the end

о 20 ТО м. При этом амплитуда колебательной деформации в центре образца 510 . Внутреннее трение в месте веро тного излома определ ют по приросту температуры about 20 TO m. In this case, the amplitude of the vibrational strain in the center of the sample 510. Internal friction at the point of probable fracture is determined by the temperature increase.

за 100 с циклического нагружени  образца . Затем циклическое нагружение образца провод т в течение времени, необходимого дл  образовани  усталостной треш;ины. При этом определ ютfor 100 s cyclic loading of the sample. Then the cyclic loading of the specimen is carried out for the time necessary for the formation of fatigue trash; In this case, it is determined

скачок температуры, которым сопровождаетс  образование усталостной трещины (фиг. 2).temperature jump, which is accompanied by the formation of fatigue cracks (Fig. 2).

Результаты определени  усталост- ной повреждаемости образца с учетом величины скачка температуры и внутреннего трени  приведены в таблице.The results of determining the fatigue damage of the sample, taking into account the magnitude of the temperature jump and internal friction, are given in the table.

Результаты определени  усталост- ной повреждаемости по предлагаемому способу и по величине образовавшихс  на изломе зон локальной пластической деформации согласуютс .The results of determining the fatigue damage by the proposed method and the magnitude of local plastic deformation zones formed on the fracture are consistent.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ определени  усталостного повреждени  материала при высоких частотах нагружени , заключающийс A method for determining fatigue damage to a material at high loading frequencies, comprising в том, что в процессе нагружени  образца измер ют температуру в месте наибольшего саморазогрева и наибольшую амплитуду деформаций образца, с учетом которых определ ют добротностьthat in the process of loading the sample, the temperature is measured at the place of maximum self-heating and the largest amplitude of deformations of the sample, taking into account the quality factor колебательной системы и суд т об усталостном повреждении материала, о т- личающийс  тем, что,с целью повьш1ени  точности определени  максимального повреждени  сталей сoscillatory system and is judged on the fatigue damage of the material, which is characterized by the fact that, in order to increase the accuracy of determining the maximum damage to steels with мартенситной структурой, определ ют момент образовани  усталостной трещины , в который измер ют скачок температуры , а в качестве характеристики усталостного повреждени  определ кгг величину удельного объема талостной трещины из соотношени the martensitic structure, the moment of formation of the fatigue crack is determined, at which the temperature jump is measured, and as a characteristic of the fatigue damage, the kgg value of the specific volume of the talastic crack is determined from the ratio е,e, L  L -г - -g 5151685451516854 m максимальна  амплитуда деформаций; m is the maximum amplitude of deformations; 1 - ширина пластины мартенсита1 - plate width of martensite в структуре образца; 5 Е - модуль Юнга;in the sample structure; 5 Е - Young's modulus; частота нагружени ; теплопроводность; добротность; скачок температуры вloading frequency; thermal conductivity; good quality; temperature jump in момент образовани moment of education трещины.cracks. 1,4 3,2 4,01.4 3.2 4.0 3.5 3,7 1,73.5 3.7 1.7 10 15 2510 15 25 Фиг. /FIG. /
SU874316496A 1987-07-22 1987-07-22 Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading SU1516854A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874316496A SU1516854A1 (en) 1987-07-22 1987-07-22 Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874316496A SU1516854A1 (en) 1987-07-22 1987-07-22 Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1516854A1 true SU1516854A1 (en) 1989-10-23

Family

ID=21331794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874316496A SU1516854A1 (en) 1987-07-22 1987-07-22 Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1516854A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Усталостные испытани на высоких частотах нагружени . /Под ред. В.А. Кузьменко.-Киев: Наукова думка, 1979, с. 215-227. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sagar et al. Non-linear ultrasonic technique to assess fatigue damage in structural steel
JP5923923B2 (en) Cryogenic ultrasonic fatigue nondestructive test evaluation device and analysis / evaluation method
JP5920789B2 (en) Cryogenic ultrasonic fatigue nondestructive test evaluation system
Sun et al. Thermal modulation of nonlinear ultrasonic wave for concrete damage evaluation
JP2013088262A5 (en)
Hogg et al. Nonlinear resonant ultrasound spectroscopy of stress corrosion cracking in stainless steel rods
Mishakin et al. Prediction of fatigue life of metastable austenitic steel by a combination of acoustic and eddy current data
Hartmann et al. Impact resistance and secondary transitions
SU1516854A1 (en) Method of determining fatigue damage of material at high frequencies of loading
Muhammed Thanseer et al. Development of a non-collinear nonlinear ultrasonic-based technique for the assessment of crack tip deformation
RU2146818C1 (en) Method determining characteristics of stress-deformed state of structural materials
Zarembo et al. Nonlinear acoustics in a problem of diagnosing the strength of solids
SU1585729A1 (en) Method of determining strength temperature characteristics of polymers
Mountain et al. TERSA—A new technique for assessing residual stress
SU879452A1 (en) Method of object non-destructive testing
Puškár Ultrasonic fatigue testing equipment and new procedures for complex material evaluation
SU1032404A2 (en) Method of magnetic material non-destructive checking
Cuffe et al. Eddy current measurement of case hardened depth of steel components
NIU et al. Effect of Temperature on Nonlinearity of Ultrasonic Waves in Metallic Solids
Bannikov et al. Investigation of damage accumulation in a prestrained aluminum-magnesium alloy under gigacycle fatigue
Alers et al. Applications for measurements of shear-wave resonant modes in cylinders
SU1226303A1 (en) Method of vibroacoustic inspection of thin-walled structures
SU1422101A1 (en) Method of determining low-cycle fatigue of specimen
Bajons et al. Determination of elastic and plastic strain of samples tested with the high frequency fatigue method
SU949487A1 (en) Method of determination of material stressed state