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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
ड्यूश Forschungsgemeinschaft (DFG, जर्मन रिसर्च फाउंडेशन) EH 485/
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 |