SU800800A1 - Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components - Google Patents

Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components Download PDF

Info

Publication number
SU800800A1
SU800800A1 SU762347379A SU2347379A SU800800A1 SU 800800 A1 SU800800 A1 SU 800800A1 SU 762347379 A SU762347379 A SU 762347379A SU 2347379 A SU2347379 A SU 2347379A SU 800800 A1 SU800800 A1 SU 800800A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
fatigue
indenter
degree
structural
frequency
Prior art date
Application number
SU762347379A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Запорожец
Владимир Александрович Бердинских
Хаим Борисович Кордонский
Александр Константинович Пегов
Original Assignee
Киевский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Институт Инженеровгражданской Авиации
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 Киевский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Институт Инженеровгражданской Авиации filed Critical Киевский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Институт Инженеровгражданской Авиации
Priority to SU762347379A priority Critical patent/SU800800A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU800800A1 publication Critical patent/SU800800A1/en

Links

Description

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к способам измерения усталостной прочности материалов и элементов конструкций.The invention relates to mechanical engineering and instrumentation, and in particular to methods for measuring the fatigue strength of materials and structural elements.

Известен способ определения накопленного усталостного повреждения конструкции, включающий определение числа разрушившихся чувствительных элементов, прикрепляемых к конструкции и последовательно заменяемых по мере их разрушения (11 .A known method for determining the accumulated fatigue damage of a structure, including determining the number of collapsed sensitive elements attached to the structure and successively replaced as they break (11.

Недостатками способа, позволяющего выполнять оперативный контроль накопленного усталостного повреждения конструкций в процессе их эксплуатации, являются сложность контролирования локальной зоны усталостного повреждения, поскольку чувствительные элементы имеют относительно боль- 20 шие габариты, а новые чувствительные элементы трудно точно установить на место прежних, а также невозможность определения степени усталости материала и элемента конструкции, так 75 как способ не позволяет исследовать динамику изменения усталости материалов .The disadvantages of the method that allows for the operational monitoring of accumulated fatigue damage to structures during their operation are the difficulty of monitoring the local zone of fatigue damage, since the sensitive elements are relatively large in size, and new sensitive elements are difficult to accurately establish in place of the previous ones, as well as the impossibility of determining the degree of fatigue of the material and the structural element, since 75 as the method does not allow to study the dynamics of changes in material fatigue s.

Известен также нераэрушающий способ определения степени усталости 30 элементов конструкции, включающий циклическое приложение нагрузки и последовательное определение в процессе приложения нагрузки параметров, характеризующих свойства поверх ности элемента конструкции, по изменению которых судят о степени усталости [21.There is also a non-destructive method for determining the degree of fatigue of 30 structural elements, including the cyclic application of load and the sequential determination in the process of applying the load of parameters characterizing the surface properties of the structural element, the change of which is used to judge the degree of fatigue [21.

Недостатком известного способа яв ляется визуальный контроль изменения состояния оптически чувствительного материала, наносимого на поверхность исследуемого элемента, что уменьшает достоверность результатов измерений, полученных этим способом.A disadvantage of the known method is the visual control of changes in the state of the optically sensitive material deposited on the surface of the element under study, which reduces the reliability of the measurement results obtained by this method.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения усталостной прочности материалов и элементов конструкции.The purpose of the invention is to increase the reliability of the results of measuring the fatigue strength of materials and structural elements.

Указанная цель достигается тем, что в неразрушающем способе определения степени усталости элементов конструкции, включающем циклическое приложение нагрузки и последовательное определение в процессе приложения нагрузки параметров, характеризующих свойства поверхности элемента конструкции, по изменению которых судят о степени усталости, осуществляют перемещение индентора с постоThis goal is achieved by the fact that in the non-destructive method for determining the degree of fatigue of structural elements, including cyclic application of load and sequential determination in the process of applying load of parameters characterizing the surface properties of the structural element, the change of which is used to judge the degree of fatigue, the indenter is moved from

янной скоростью в поверхностном слое элемента конструкции и регистрируют частотный спектр изменения усилияперемещения индентора.the specified velocity in the surface layer of the structural element and register the frequency spectrum of the change in the force of movement of the indenter.

Повышение достоверности обеспечивается измерением параметра поверх- · ности, связанного со степенью уста- 3 лости материалов и элементов конструкции , который в то же время можно регистрировать технически осуществимыми объективными методами.The increase in reliability is ensured by measuring the surface parameter associated with the degree of fatigue 3 of materials and structural elements, which at the same time can be recorded by technically feasible objective methods.

Способ осуществляется следующим образом.’The method is as follows. ’

К материалу или элементу конструкции в ходе определенного числа циклов нагружения прикладывают нагрузку и затем в поверхностном слое эле- 15 мента конструкции с постоянной скоростью перемещают индентор. При склерометрировании исследуемой поверхности регистрируют частотный спектр изменения усиления перемещения индентора, 20 который отражает структурные изменения поверхностного слоя в результате появления наклепа на участках поверхности и развития микротрещин. По мере уменьшения усталостной прочности 25 увеличивается ширина частотного спектра сигнала, снимаемого с индентора, а также из-за микротрещин изменяются амплитуды частотных составляющих сигнала. Из сравнения амплитудно-час тотной характеристики сигнала с эта- 3υ лонной- характеристикой или характе- , ристикой,· полученной при предыдущем измерении, судят о степени усталости элемента конструкции.A load is applied to a material or structural element during a certain number of loading cycles, and then the indenter is moved at a constant speed in the surface layer of the structural element. When sclerometry of the test surface, the frequency spectrum of changes in the indenter displacement gain is recorded, 20 which reflects structural changes in the surface layer as a result of hardening on the surface and the development of microcracks. As fatigue strength 25 decreases, the width of the frequency spectrum of the signal taken from the indenter increases, and the amplitudes of the frequency components of the signal also change due to microcracks. From a comparison of amplitude-frequency characteristics of the signal h from eta 3υ lonnoy- characteristic or characterized, tics, · obtained at the previous measurement, is judged on the degree of fatigue member.

Изложенным выше способом испытыва- 33 лись образцы из сплава Д16Т толщиной 3 мм при знакопостоянном циклическом нагружении с частотой 750 циклов/мин и нагрузкой на образец, равной кГс/мма. Индентором служила ал- 40 мазная игла с радиусом закругления мкм, углубляемая на 14 мкм и перемещаемая относительно образца с постоянной скоростью 0,01 мм/с. Най дено, что при первых 10® циклов испытания (.что составляло ~10% от числа циклов, при которых образец разрушался), отношение первых моментов амплитудно-частотных характеристик изменялось примерно в 3 раза.Samples of D16T alloy 3 mm thick were tested using the above method, 33 under alternating cyclic loading with a frequency of 750 cycles / min and a sample load of kGf / mm a . An indenter was a diamond needle with a radius of curvature of microns, deepened by 14 microns and moved relative to the sample at a constant speed of 0.01 mm / s. It was found that in the first 10® test cycles (which amounted to ~ 10% of the number of cycles in which the sample was destroyed), the ratio of the first moments of the amplitude-frequency characteristics changed by about 3 times.

Использование предлагаемого способа неразрушающего контроля усталостной прочности материалов и элементов конструкций позволяет повысить достоверность определения сроков профилактических осмотров и ремонтов конструкций, а также исследовать динамику изменения усталости материалов на основе этого прогнозировать усталостные разрушения материалов и элементов конструкций в процессе изготовления и эксплуатации с высокой точностью.Using the proposed method of non-destructive testing of the fatigue strength of materials and structural elements allows to increase the reliability of determining the timing of routine inspections and repairs of structures, as well as to study the dynamics of changes in the fatigue of materials based on this, to predict fatigue failure of materials and structural elements during manufacturing and operation with high accuracy.

Claims (2)

;54) НЕРАЗРУШАЮЩИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УСТАЛОСТИ-ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ  нной скоростью в поверхностном слое элемента конструкции и регистрируют частотный спектр изменени  усили  перемещени  индентора. Повьогиение достоверности обеспечиваетс  измерением параметра поверхности , св занного со степенью усталости материалов и элементов констр кции , который в то же врем  можно ре гистрировать технически осуществимыми объективными методами. Способ осуществл етс  следующим образом. К материалу или элементу конструкции в ходе определенного числа циклов нагружени  прикладывают нагрузку и затем в поверхностном слое элемента конструкции с посто нной скоро тью перемещают индентор. При склерометрировании исследуемой поверхности регистрируют частотный спектр изменени  усилени  перемещени  индентора который отражает структурные изменени  поверхностного сло  в результате по влени  наклепа на участках поверх ности и развити  микротрещин. По мере уменьшени  усталостной прочности увеличиваетс  ширина частотного спектра сигнала, снимаемого с индентора а также из-за микротрещин измен ютс  амплитуды частотных составл ющих сиг нала. .Из сравнени  амплитудно-частотной характеристики сигнала с эталонной , характеристикой или характеристикой , полученной при предьщуш,ем измерении, суд т о степени усталости элемента конструкции. Изложенным выше способом испытыва лись образцы из сплава Д16Т толщиной 3 мм при знакопосто нном циклическом нагружении с частотой 750 циклов/мин и нагрузкой на образец, равной 13 кГс/мм. Индентором служила алмазна  игла с радиусом закруглени  - 5 мкм, углубл ема  на 14 мкм и перемещаема  относительно обрпзца с посто нной скоростью 0,01 мм/с. -1айдено , что при первых 10 циклов испытани  Счто составл ло 10% от числа циклов, при которых образец разрушалс ), отношение первых моментов амплитудно-частотных характеристик измен лось примерно в 3 раза. Использование предлагаемого способа неразрушающего контрол  усталостной прочности материалов и элементов конструкций позвол ет повысить достоверность определени  сроков профилактических осмотров и ремонтов конструкций, а также исследо .вать динамику изменени  усталости материалов на основе этого прогнозировать усталостные разрушени  материалов и элементов конструкций в процессе изготовлени  и э.чсплуатации с высокой точностью. Формула изобретен41  Неразрушающий способ определени  степени усталости элементов конструкции , включающий циклическое приложение нагрузки и последовательное определение в процессе приложени  нагрузки параметров, характеризующих свойства поверхности элемента конструкции , по изменению которых суд т о степени усталости, отличающийс  тем, что, с целью HOBEJшени  достоверности, осуществл ют перемещение индентора с посто нной скоростью в поверхностном слое элемента конструкции и регистрируют частотный спектр изменени  усили  перемещени  индентора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 456188, кл. G 01 N 3/32, 1971. ; 54) NON-DESTRUCTIVE METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF FATIGUE ELEMENTS CONSTRUCTED by a given speed in the surface layer of a structural element and the frequency spectrum of the change in the displacement force of the indenter is recorded. Reliability is achieved by measuring the surface parameter related to the degree of fatigue of materials and elements of the structure, which at the same time can be recorded using technically feasible objective methods. The method is carried out as follows. A load is applied to the material or component during a certain number of loading cycles, and then an indenter is displaced with a constant rate in the surface layer of the structural element. When sclerometry of the surface under study, the frequency spectrum of changes in the enhancement of the movement of the indenter is recorded, which reflects the structural changes in the surface layer as a result of the hardening of surface areas and the development of microcracks. As the fatigue strength decreases, the width of the frequency spectrum of the signal removed from the indenter increases as well as the amplitudes of the frequency components of the signal due to microcracks. . By comparing the amplitude-frequency characteristic of the signal with the reference, characteristic or characteristic obtained in the course of the measurement, we judge the degree of fatigue of the structural element. The above method tested samples from a D16T alloy with a thickness of 3 mm with a sign-constant cyclic loading with a frequency of 750 cycles / min and a load on the sample equal to 13 kGf / mm. The diamond was used as an indenter with a radius of rounding of 5 µm, 14 µm in depth and movable relative to the surface with a constant speed of 0.01 mm / s. -1 found that with the first 10 test cycles, With a percentage of 10% of the number of cycles in which the sample was destroyed), the ratio of the first moments of the amplitude-frequency characteristics changed about 3 times. The use of the proposed method of nondestructive testing of fatigue strength of materials and structural elements improves the accuracy of determining the timing of routine inspections and repairs of structures, as well as investigating the dynamics of materials fatigue change based on this, predict fatigue damage of materials and structural elements during manufacture and operation. high precision. The formula of the invention41 A non-destructive method for determining the degree of fatigue of structural elements, including cyclical application of a load and sequential determination in the process of applying a load of parameters characterizing the surface properties of a structural element, changes in which judge the degree of fatigue, characterized in that moving the indenter at a constant speed in the surface layer of the structural member and register the frequency spectrum of the force variation moving no indenter. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 456188, cl. G 01 N 3/32, 1971. 2.Авторсоке свидетельство СССР № 385465, кл. G 01 N 21/48, 1971 и:рототип ).2.Avtorsoke USSR certificate № 385465, cl. G 01 N 21/48, 1971 and: rototype).
SU762347379A 1976-04-07 1976-04-07 Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components SU800800A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762347379A SU800800A1 (en) 1976-04-07 1976-04-07 Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762347379A SU800800A1 (en) 1976-04-07 1976-04-07 Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU800800A1 true SU800800A1 (en) 1981-01-30

Family

ID=20656800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762347379A SU800800A1 (en) 1976-04-07 1976-04-07 Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU800800A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Walker et al. Fatigue damage evaluation in A36 steel using nonlinear Rayleigh surface waves
Dunegan et al. Acoustic emission-a new nondestructive testing tool
Schurr et al. Monitoring damage in concrete using diffuse ultrasonic coda wave interferometry
KR930018268A (en) Fatigue Evaluation Method of Structural Materials
SU800800A1 (en) Non-destructive method of determining fatigue degree of structure components
Liu et al. Estimation of the stress level on a cross section of a reinforced concrete beam via Acoustic emission Intensity Distribution (AID) analysis
Pollock et al. Stress-wave-emission monitoring of a military bridge
Kao et al. Inelastic strain and damage in surface instability tests
Wheitner et al. Investigation of the effects of manufacturing variations and materials on fatigue crack detection methods in gear teeth
RU2498263C1 (en) Method for detection of microcracks in metal
Malone Quantitative Assessment of Alkali-Silica Reaction in Small and Large-Scale Concrete Specimens Utilizing Nonlinear Acoustic Techniques
Arifin et al. Evaluating the contraction value of ferromagnetic material at early fatigue loading stage using magnetic flux leakage signature
Beskopylny et al. Diagnostics of steel structures with the dynamic non-destructive method
RU2750683C1 (en) Method for determining mechanical characteristics of high-energy materials
Tanaka Recent x-ray diffraction studies of metal fatigue in Japan
RU2710519C1 (en) Control method of thin-wall fiberglass shells
SU977991A1 (en) Concrete long-term strength determination method
RU2797941C1 (en) Method for diagnostics and quality control of a controlled object
RU2080581C1 (en) Method of determination of strength characteristics of metals and their alloys
POUR et al. Scanning impact-echo techniques for crack depth determination
RU2683600C1 (en) Method of measuring the wear of metal materials and coatings
SU909625A2 (en) Method of determination of elastic material mechanical properties
Shirole Ultrasonic and image-based characterization of progressive damage processes in intact rocks
RU2111485C1 (en) Method for non-destructive flaw detection
SU1104378A1 (en) Method of investigating thin-walled structure crack stability