SU1753352A1 - Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading - Google Patents
Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading Download PDFInfo
- Publication number
- SU1753352A1 SU1753352A1 SU894754972A SU4754972A SU1753352A1 SU 1753352 A1 SU1753352 A1 SU 1753352A1 SU 894754972 A SU894754972 A SU 894754972A SU 4754972 A SU4754972 A SU 4754972A SU 1753352 A1 SU1753352 A1 SU 1753352A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- coating
- parameters
- stress
- microstructure
- changes
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и позвол ет повысить точность способа определени интегральных значений параметров напр женно-деформированного состо ни тел в услови х циклического нагружени при контроле локальных участков . Способ заключаетс в том, что на поверхности исследуемого тела закрепл ют покрытие из измен ющего под действием циклического деформировани микроструктурные характеристики электролитического металла, подвергают тело с покрытием циклическому деформированию, в продольном шлифе вы вл ют микроструктуру покрыти после нагружени и по результатам количественной оценки изменений в ней суд т об интегральных значени х параметров напр женно-деформированного состо ни тела при нагружении. Новым в способе вл етс про- врдение операций вы влени и количественной оценки изменений в микроструктуре в р де последовательных продольных шлифов чувствительного покрыти , получаемых при поочередном удалении слоев покрыти на глубину 2 мкм, с последующим использованием в определении параметров напр женно-деформированного состо ни результатов оценки изменений во всех использованных шлифах, что обеспечивает достижение положительного эффекта. Наиболее целесообразно при этом располагать используемые продольные шлифы равномерно по толщине покрыти . 1 з.п. фглы, 1 ил. « Ё 3 00 со ел гоThe invention relates to a measurement technique and makes it possible to improve the accuracy of the method for determining the integral values of parameters of a stress-strain state of bodies under cyclic loading conditions while monitoring local areas. The method consists in fixing the coating of cyclic deforming variable microstructural characteristics of the electrolytic metal on the surface of the body under study, exposing the coated body to cyclic deformation, revealing the microstructure of the coating after the longitudinal section and based on the results of quantitative assessment of changes in it It considers the integral values of the parameters of the stress-strain state of the body during loading. New in the method is to test the detection and quantification of changes in the microstructure in a series of successive longitudinal sections of the sensitive coating obtained by alternately removing the coating layers to a depth of 2 µm, followed by the determination of the parameters of the stress-strain state assessment of changes in all used thin sections, which ensures the achievement of a positive effect. In this case, it is most expedient to position the longitudinal sections used evenly over the thickness of the coating. 1 hp fgly, 1 ill. “Ё 3 00 co ego
Description
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к способам определени интегральных значений параметров напр женно-деформированного состо ни тел, например деталей машин, в услови х циклического усталостного нагружени , основанным на регистрации изменений в микроструктуре размещенного на исследуемом теле чувствительного к повторно-переменным деформаци м электролитического покрыти .The invention relates to a measurement technique, in particular, to methods for determining the integral values of parameters of a stress-strain state of bodies, such as machine parts, under cyclic fatigue loading conditions, based on recording changes in the microstructure placed on a test body that is sensitive to repeated-strain deformations. electrolytic coating.
Известен способ определени интегральных значений параметров напр женно- деформированного состо ни тел при циклическом нагружении, заключающийс в том. что на поверхности исследуемого тела закрепл ют покрытие из измен ющегос под действием циклического деформировани свои микроструктурные характеристики электролитического металла, например меди , никел , подвергают тело с покрытием циклическому деформирванию, в продольном шлифе вы вл ют микроструктуру по- крыти после нагружени и по результатам полуколичественной визуальной оценки изменений в ней суд т об интегральных значени х параметров напр женно-деформированного состо ни тела при нагружении. При реализа- ции способа дл определени интегральных значений амплитуды циклических напр жений или деформаций провод т визуальное полуколичественное сравнение изменений в микроструктуре покрыти на исследуемом теле и изменений в микроструктуре такого же покрыти , наработанного в тарировоч- ных испытани х на специально подготовленном объекте тем же числом циклов нагружени , что и исследуемое тело.A known method for determining the integral values of the parameters of the stress-strain state of bodies under cyclic loading, consists in this. that, on the surface of the body under study, a coating of a cyclically deforming variable their microstructural characteristics of an electrolytic metal, for example, copper, nickel, is fixed, the body is coated with cyclic deformation, the microstructure of the coating after loading and the results of semiquantitative visual assessments of changes in it are judged on the integral values of the parameters of the stress-strain state of the body under loading. When implementing the method for determining the integral values of the amplitude of cyclic stresses or deformations, a semi-quantitative comparison of changes in the microstructure of the coating on the test body and changes in the microstructure of the same coating developed in calibration tests on a specially prepared object with the same number of cycles is carried out. load as the test body.
Недостатками данного способа вл ютс субъективность и низка точность определений , св занные с полуколичественным визуальным сопоставлением изменений в микроструктуре.The disadvantages of this method are the subjectivity and low accuracy of definitions associated with a semi-quantitative visual comparison of changes in the microstructure.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению вл етс способ определени интегральных значений параметров напр женно-деформированного со- сто ни тел при циклическом нагружении, заключающийс в том, что на поверхности исследуемого тола закрепл ют покрытие из измен ющего под действием циклического деформировани свои микроструктурные характеристики электролитического металла , подвергают тело с покрытием циклическому деформированию, в продольном шлифе вы вл ют микроструктуру покрыти после нагружени и по результатам количе- ственной оценки изменений в ней суд т об интегральных значени х параметров напр женно-деформированного состо ни тела при нагружении. При реализации данного способа в качестве параметра количе- ственной оценки изменений в микроструктуре чувствительного покрыти используют относительную плотность растущих зерен, т.е. долю площади, занимаемой растущими зернами на шлифе - Ад . При определении интегральных значений амплитуды циклических напри жений или деформаций предварительно в усталостных механичВских испытани х чувствительного покрыти аналогичного качества на специ- ально подготовленном объекте получают та- рировочную зависимость A/idoT амплитуды напр жений (деформаций), выраженную в графической или аналитической форме.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the invention is a method for determining the integral values of parameters of a stress-deformed body state under cyclic loading, which consists in fixing a coating of cyclic deforming under the action of cyclic deformation its microstructural characteristics of the electrolytic metal, expose the coated body to cyclic deformation, reveal its microstructure in longitudinal section ryti after loading and the results of quantitative assessment of changes in it is judged on the integral values of the parameters are sounded voltage-deformed state of the body under loading. When implementing this method, the relative density of growing grains, i.e., is used as a parameter to quantify changes in the microstructure of a sensitive coating. share of area occupied by growing grains on thin section - Hell. When determining the integral values of the amplitude of cyclic actions or deformations, in the fatigue mechanical tests of a sensitive coating of a similar quality in a specially prepared object, we obtain the calibration dependence A / idoT of the amplitudes of stresses (deformations) expressed in graphical or analytical form.
Недостатком известного способа вл етс низка точность определений интегральных значений параметров напр женно-деформированного состо ни тел при контроле локальных участков на поверхности исследуемого тела.A disadvantage of the known method is the low accuracy of determining the integral values of the parameters of the stress-strain state of bodies when monitoring local areas on the surface of the body under study.
Цель изобретени - повышение точности способа при контроле локальных участков за счет учета реакции на деформирование максимального числа исходных зерен чувствительного покрыти , вл ющихс зародышами растущих зерен, и увеличени прот женности плоскости наблюдени микроструктуры чувствительного покрыти на единице поверхности исследуемого тела.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the method in controlling local areas by taking into account the response to the deformation of the maximum number of initial grains of a sensitive coating, which are germs of growing grains, and to increase the length of the observation plane of the microstructure of the sensitive coating per unit surface of the test body.
Цель достигаетс тем, что по способу определени интегральных значений параметров напр женно-деформированного состо ни тел при циклическом нагружении, заключающемус в том, что на поверхности исследуемого тела закрепл ют покрытие из измен ющегос под действием циклического деформировани свои микроструктурные характеристики электролитического металла , подвергают тело с покрытием циклическому деформированию, в продольном шлифе вы вл ют микроструктуру покрыти после нагружени и по результатам количественной оценки изменений в ней суд т об интегральных значени х параметров напр женно-деформированного состо ни тела при нагружении, операции вы влени и количественной оценки изменений провод т в р де последовательных продольных шлифов чувствительного покрыти , получаемых при поочередном удалении слоев покрыти на глубину 2 мкм, а о параметрах напр женно-деформированного состо ни тела суд т с учетом результатов оценки изменений во всех использованнных шлифах. Выбор минимальной глубины удал емого сло чувствительного покрыти между шлифами обусловлен особенност ми микроструктуры чувствительных электролитических покрытий и соответствует среднему размеру зерен , используемых в определени х мелкозернистых медных, никелевых и железных покрытий до нагружени .The goal is achieved by the method of determining the integral values of the parameters of stress-strain state of bodies under cyclic loading, which consists in fixing a coating of their microstructural characteristics of an electrolytic metal, which changes under the action of cyclic deformation, on the surface of the body under study. coating cyclic deformation, in the longitudinal section reveals the microstructure of the coating after loading and the results of quantitative assessment of it examines the integral values of the parameters of the stress-strain state of the body during loading, the detection and quantification operations of changes are carried out in a series of successive longitudinal sections of the sensitive coating obtained by alternately removing the coating layers to a depth of 2 µm, and the parameters of the stress-strain state of the body are judged based on the results of the evaluation of changes in all used thin sections. The choice of the minimum depth of the removable layer of the sensitive coating between thin sections is due to the microstructure characteristics of the sensitive electrolytic coatings and corresponds to the average grain size used in the determination of fine-grained copper, nickel and iron coatings before loading.
Используемые в определени х продольные шлифы могут быть расположены по толщине чувствительного покрыти беспор дочно , однако при равномерном, упор доченном расположении шлифов при том же их числе будет достигнута более высока достоверность определений. Это обусловлено возрастанием представительности участка плоскости наблюдени в отдельных шлифах.The longitudinal sections used in the determinations can be arranged across the thickness of the sensitive coating irregularly; however, with a uniform, ordered arrangement of thin sections, with the same number of them, a higher accuracy of the determinations will be achieved. This is due to the increase in the representativeness of the section of the observation plane in individual sections.
Изобретение осуществл етс следующим образом.The invention is as follows.
На поверхность исследуемого тела (ее участок) наклеивают чувствительное к повторно-переменным деформаци м покры- тие из электролитического металла. Тело с покрытием подвергают циклическому на- гружению определенным, достаточно большим числом циклов нагружени . После этого, использу подход щий растворитель, снимают наработанное чувствительное покрытие с поверхности тела и наклеивают на ровную плоскую поверхность предметного стекла. Чувствительное покрытие на предметном стекле полируют, удал поверхностный слой на незначительную глубину, травлением вы вл ют микроструктуру и с помощью оптического металлографического микроскопа провод т количественную оценку изменений в ней. Перед микроскопическими измерени ми фиксируют поло; жение чувствительного покрыти не предметном столике микроскопа и устанавливают соотношение между координатами чувствительного покрыти на поверхности исследуемого тела и его координатами на предметном столике. Количественный пара- метр изменений в микроструктуре - относительную плотность растущих зерен А/ - определ ют линейным или точечным методом количественной металлографии. При этом поверхность шлифа чувствительного покрыти дел т на участки, размеры которых определ ютс необходимой локальностью определений, причем измерени Ад на каждом участке провод т отдельно, независимо от остальных.An electrolytic metal coating sensitive to re-variable deformations is glued to the surface of the test body (its area). The coated body is subjected to cyclic loading with a certain, rather large number of loading cycles. After that, using a suitable solvent, remove the accumulated sensitive coating from the surface of the body and stick it on a flat flat surface of the slide. The sensitive coating on the slide was polished, removing the surface layer to a small depth, the microstructure was detected by etching, and the changes in it were quantified using an optical metallographic microscope. Polo is recorded before microscopic measurements; The sensitivity of the sensitive coating on the microscope stage and the ratio between the coordinates of the sensitive coating on the surface of the body under investigation and its coordinates on the stage. The quantitative parameter of changes in the microstructure - the relative density of the growing grains A / - is determined by a linear or point method of quantitative metallography. In this case, the surface of the polished surface of the sensitive coating is divided into areas whose dimensions are determined by the necessary locality of the determinations, and the measurements of Hell in each section are carried out separately, independently of the others.
Закончив измерени в плоскости первого шлифа, полированием удал ют слой покрыти на 2 мкм и более, вновь вы вл ют микроструктуру и оценивают количественные изменени в ней. Таким образом повто- р ют измерени АДо в нескольких продольных шлифах, стара сь располагать их равномерно по толщине покрыти . Результаты измерений в последовательных шлифах на каждом отдельном участке чувст- вительнрго покрыти усредн ют, а средние результаты используют дл определени интегральных значений параметров напр женно-деформированного состо ни исследуемого тела в услови х циклического нагружени - нахождени мест действи максимальныъх напр жений и деформаций, определени интегральных значений амплитуд деформаций и напр жений, оценки усталостного повреждени тела и др.Having finished the measurements in the plane of the first section, polishing removes the coating layer by 2 µm or more, the microstructure is again revealed and quantitative changes in it are evaluated. Thus, measurements of BPO are repeated in several longitudinal sections, trying to locate them evenly over the thickness of the coating. The results of measurements in successive thin sections on each individual segment of the sensitive coating are averaged, and the average results are used to determine the integral values of the parameters of the stress-strain state of the body under test under cyclic loading conditions — finding the locations of the maximum stresses and strains, determining the integral values of the amplitudes of deformations and stresses, estimates of fatigue damage to the body, etc.
Результаты экспериментальных испытаний способа представлены в таблице.The results of experimental tests of the method are presented in the table.
, Результаты определений интегрального значени амплитуды циклических напр жений по данным количественной оценки, The results of the determination of the integral value of the amplitude of cyclic stresses according to the quantitative assessment
изменений в микроструктуре чувствительного медного электролитического покрыти в последовательных продольных шлифах по его толщине. Доверительна веро тность Р 0.9.changes in the microstructure of a sensitive copper electrolytic coating in successive longitudinal sections along its thickness. Confidence probability is P 0.9.
Определение интегрального значени амплитуды циклических напр жений проводили на участке размерами (100x100). 106 м на поверхности испытательного конического образца из стали 45,подобного примен - емым дл тарировки чувствительных электролитических покрытий. Нагружение образца проводили на машине дл устало- сгных испытаний МУИ-6000 на чистый изгиб при вращении. Число циклов нагружени N 1.106. Чувствительное медное электролитическое покрытие толщиной 20 мкм получали по авт.св. № 1191730. Дл закреплени покрыти на образце использовали клей Циакрин 30, при сн тии покрыти примен ли ацетон. Последовательное удаление слоев покрыти осуществл ли электролитическим полированием, глубину снимаемого сло оценивали по времени электролиза при контролируемой силе тока. Микроструктуру покрыти вы вл ли химическим травлением в сол нокислом растворе хлорного железа. Количественные металлографические измерени проводили линейным методом при подвижном поле и общем увеличении 487х. Заданную точность в определении Адс получали достаточно большим количеством независимых измерений отрезков на локальном участке шлифа. Интегральное значение амплитуды циклических напр жений аа, действовавших на рассматриваемом участке поверхности исследуемого тела при нагружении, определ ли по тарировочной зависимости относительной плотности растущих зерен значений Са, (см. чертеж).The determination of the integral value of the amplitude of cyclic stresses was carried out on a site with dimensions (100x100). 106 m on the surface of a test conical sample of steel 45, similar to that used for the calibration of sensitive electrolytic coatings. The loading of the sample was carried out on a machine for testing MUI-6000 for pure bending during rotation. The number of loading cycles is N 1.106. Sensitive copper electrolytic coating thickness of 20 μm was obtained by ed.St. No. 1191730. To seal the coating on the sample, Cyacrine 30 glue was used, and acetone was used when removing the coating. Sequential removal of the coating layers was carried out by electrolytic polishing, and the depth of the removed layer was evaluated by the electrolysis time at a controlled amperage. The microstructure of the coating was revealed by chemical etching in a hydrochloric acid solution of ferric chloride. Quantitative metallographic measurements were performed by a linear method with a moving field and a total magnification of 487x. The specified accuracy in determining the ads was obtained by a sufficiently large number of independent measurements of segments in the local section of thin sections. The integral value of the amplitude of cyclic stresses aa, acting on the considered part of the surface of the test body under loading, was determined by the calibration dependence of the relative density of the growing grains of the values of Ca, (see drawing).
В таблице интегральные значени амплитуды напр жений, определенные по данным дл отдельных шлифов, соответствуют определени м по известному способу. Видно , что указанные значени различаютс значимо уже при удалении одного последовательного шлифа от следующего на глубину 2 мкм и более. Следовательно, определени по известному способу значительно менее точны, чем это представл етс в таблице по доверительным интервалам дл Адо(И аа по данным дл отдельных шлифов - эти доверительные интервалы св заны только с точностью количественной оценки изменений в микроструктуре в отдельном шлифе на локальном участке чувствительного покрыти . Повышение точности и достоверности определений поIn the table, the integral values of the amplitude of the stresses determined according to the data for the individual sections correspond to the definitions by a known method. It can be seen that these values differ significantly already when one consecutive section is removed from the next one to a depth of 2 microns or more. Consequently, the definitions by the known method are much less accurate than is shown in the table for confidence intervals for Ado (And aa for data for individual sections - these confidence intervals are associated only with the accuracy of quantifying changes in the microstructure in a separate section in the local area of the sensitive Coverage. Improved accuracy and reliability of definitions
предлагаемому способу при использовании р да продольных шлифов покрыти , распределенных по толщине покрыти с выпол- нением указанного выше услови , отражаетс в последовательном сужении доверительного интервала определений Оа, по средним данным в 2-х, 3-х, 4-х и 5-х шлифах.The proposed method, when using a series of longitudinal sections of the coating distributed over the thickness of the coating with the fulfillment of the above condition, is reflected in the successive narrowing of the confidence interval of the determinations of Oa, according to average data in 2, 3, 4 and 5 thin sections.
Оценка степени повышени точности и достоверности определений по предлагав- мому способу по сравнению с прототипом может быть проведена с использованием известной формулы дл расчета доверительного интервала математического ожидани результата:The evaluation of the degree of increase in accuracy and reliability of the determinations of the proposed method in comparison with the prototype can be carried out using the well-known formula for calculating the confidence interval of the expectation of the result:
a x+1,,a x + 1 ,,
где а - математическое ожидание результата определени ;where a is the mathematical expectation of the determination result;
х - среднее значение результата;x - the average value of the result;
1,64 - квантиль нормированного нормального распределени уровн на доверительной веро тности Р 0,9;1.64 - quantile of the normalized normal level distribution at a confidence probability of P 0.9;
О- дисперси ;O-dispersion;
п - число измерений (использованных шлифов).n is the number of measurements (used thin sections).
Из уравнени видно, что при проведении определений в соответствии с предлагаемым способом в 2-х - 4-х шлифах чувствительного покрыти доверительный интервал результата сужаетс соответственно в 1,4-2 раза. Реальное повышение точности значительно выше (это видно уже из данных таблицы), так как на практике значение дисперсии остаетс неизвестным (дл определени дисперсии а надо провести более 20 определений в отдельных шлифах ) и расчет доверительного интервала приходитс вести по формулеFrom the equation it can be seen that when conducting determinations in accordance with the proposed method in 2 - 4 thin sections of a sensitive coating, the confidence interval of the result is reduced by 1.4-2 times, respectively. The real increase in accuracy is much higher (this can be seen already from the data in the table), since in practice the value of the dispersion remains unknown (to determine the dispersion, more than 20 definitions must be made in separate sections) and the confidence interval must be calculated using
+ivr-k + ivr-k
где S - выборочное среднее квадратичное отклонение;where S is the sample mean square deviation;
tetk - значение квантили распределени Стьюдента уровн доверительной веро тности Р дл числа степеней свободы к п-1.tetk is the value of the quantile of the Student’s distribution of the level of confidence probability P for the number of degrees of freedom to n-1.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894754972A SU1753352A1 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894754972A SU1753352A1 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1753352A1 true SU1753352A1 (en) | 1992-08-07 |
Family
ID=21477449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894754972A SU1753352A1 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1753352A1 (en) |
-
1989
- 1989-10-30 SU SU894754972A patent/SU1753352A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ерихов МЛ. и др Определение напр жений и деформаций в детал х машин методом гальванического меднени , количественна оценка микроструктуры наработанных датчиков деформаций. Тариро- вочна зависимость Курган. Курганский машиностроительный институт, 1985 (Рукопись дел; в ВНИИТЭМР, 1985, Nfe 27 мш. Деп). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1278603C (en) | Non destructive testing for creep damage of a ferromagnetic workpiece | |
| US7686938B2 (en) | Quantitative, real time measurements of localized corrosion events | |
| US7483152B2 (en) | High resolution statistical analysis of localized corrosion by direct measurement | |
| US9372075B2 (en) | System and method for fatigue forecasting and strain measurement using integral strain gauge (ISG) | |
| Wang et al. | Early fatigue damage detecting sensors—A review and prospects | |
| Ososkov et al. | In-situ measurement of local strain partitioning in a commercial dual-phase steel | |
| JP3413603B2 (en) | Measuring method of residual stress | |
| US7106055B2 (en) | Fabrication of samples having predetermined material conditions | |
| CA1302122C (en) | Method of predicting remaining lifetime of metal material | |
| US4287416A (en) | Method of determining fatigue and stress corrosion damage | |
| CN110568083A (en) | acoustic emission detection method for online monitoring of corrosion fatigue damage of steel | |
| US4160702A (en) | Electrochemical measurement of fatigue damage | |
| SU1753352A1 (en) | Method of testing integral parametric values of the stressed and strained state of a body at cyclic loading | |
| SU1670591A1 (en) | Method of determining product coating plasticity | |
| CN109030132A (en) | A kind of creep impairment reference block preparation method, damage detecting method and system | |
| RU2139515C1 (en) | Method determining susceptibility of loaded material to injury and its service life | |
| RU2498263C1 (en) | Method for detection of microcracks in metal | |
| Ignatovich et al. | Material surface layer damage estimation for cyclic loading conditions using the nanoindenting and nanoscratching techniques | |
| JP3624553B2 (en) | Identification of various damages caused by plastic deformation | |
| JPH0635971B2 (en) | Method for predicting remaining life of metallic materials | |
| JPH01316632A (en) | Device and method for evaluating mechanical property of thin film | |
| RU2794392C1 (en) | Method for determining the area of damage to the skin of an aircraft | |
| SU1714357A1 (en) | Method of determining deformation of article | |
| SU1629746A1 (en) | Integral values of body stress-strain state parameters determination method | |
| Błaszczyk et al. | Investigations of reconstruction of passivation layer on stainless steel surface using AFM-based techniques |