Ultrasonik yorgunluk gerginlik-sıkıştırma modunda test

Yorgunluk hasar yapısal malzeme güçlü nerede bir sürü metal parçaları, esas olarak dayanan, demir kullanılmıştır, buhar motorları ve Buhar lokomotifler kullanılması için demiryolu taşımacılığı, esas olarak ve sanayileşme ile bağlı ve çeşitli dayanmak zorunda kaldım Döngüsel yükleme türleri. En erken sınamalarından biri olan Albert (Almanya 1829)¹ maden yük asansörleri için kaynaklı zincir tarafından yapıldı. Yükleme sıklığını dakikada 10 kıvıran oldu ve maksimal kaydedilen ulaştı 100,000 devir¹yükleme testleri. Başka bir önemli çalışma William Fairbairn tarafından 1864 yılında gerçekleştirilmiştir. Bir statik yük, bu bir kolu tarafından kaldırıldı ve sonra neden olan titreşimler düştü kullanımı ile Ferforje kirişler üzerinde testler yapıldı. Kiriş yavaş yavaş yükleme stres artan ile dolu olduğunu genlik. Birkaç yüz bin ulaşan çeşitli devir sonra sonunda kiriş stres genlikleri yükleme başarısız oldu sadece yaklaşık beş bin devir son kopma mukavemeti iki beşte yükleme genliği yükleme sonra. Tekrarlanan stres etkisi yapısal malzeme ilk kapsamlı ve sistematik çalışma Ağustos tarafından yapıldı Wöhler 1860-1870¹. Bu testler için burulma, bükme ve eksenel yükleme moduna kullanıyormuş. Wöhler test etme makineleri, birçok benzersiz yorgunluk tasarlanmış ama onların dezavantajı düşük işlem hızları, örneğin 12 yaşındaki¹72 rpm (1.2 Hz), böylece deneysel programın tamamlanması işletilen en hızlı dönen Bükme Makinası aldı. Bu testler yaptıktan sonra bu hangi dayanıklı malzeme 10⁷ döngüleri yükleme genlik ulaştıktan sonra yorgunluk bozulması ihmal edilebilir düzeydedir ve malzeme döngüleri yükleme sonsuz sayıda dayanabilir kabul edildi. Bu yükleme genlik “yorgunluk sınırı” adı verildi ve birçok yıl^2,3için endüstriyel tasarım ana parametre oldu.

Daha yüksek yükleme, daha yüksek işlem hızı, yüksek süreleri ve düşük bakım gereksinimleri ile yüksek güvenilirlik imkanı sağlamak daha da geliştirilmesi gereken daha yüksek verim ve maliyet tasarrufu, yeni Sanayi makineleri, vardı. Örneğin, bileşenleriniz yüksek hızlı trenin Shinkanzen, operasyon, 10 yıl sonra yaklaşık 10⁹ döngüleri dayanacak ve başarısızlık bir ana bileşenin ölümcül sonuçları⁴olabilir. Ayrıca, jet motorları bileşenleri kez 12.000 rpm’de çalışır ve bileşenleri turbo üfleyiciler kez 17.000 rpm aşan. Bu yüksek işlem sözde ultra yüksek döngüsü bölgede ve bir malzeme yorgunluk gücünü gerçekten 10 milyondan fazla döngüleri için sürekli olarak kabul edilebilir olmadığını değerlendirmek için hayat yorgunluk testleri için artan gereksinimleri hızlandırır. Bu dayanıklılık aşan tarafından yapılan ilk testler sonra yorgunluk hataları bile uygulanan stres genlikleri yorgunluk sınırından daha düşük devir bir sayıdan sonra çok daha fazla 10 ortaya çıkabilir ki açık⁷ve bu hasar ve başarısızlık mekanizması Her zamanki olanlar⁵farklı olabilir.

Ultra yüksek döngüsü bölge araştıran amaçlı bir yorgunluk test programı oluşturma güçlü yükleme sıklığını artırmak için yeni test cihazları geliştirilmesi gerekli. Bu konu üzerinde odaklanmış bir sempozyum düzenlendi Paris’te Haziran 1998’de nerede deneysel sonuçları hangi Stanzl-Tschegg⁶ tarafından elde sunuldu ve Bathias⁷ ‘ de 20 kHz frekansları, Ritchie⁸ 1 kHz kullanımı ile tarafından yükleme kapalı döngü servo-hidrolik makine ve Davidson⁸ 1.5 kHz Manyeto-strictive test makinesi⁴tarafından test. O zaman, pek çok çözüm, ama bu tür test için kullanılan makine Manson kavramı 1950 yılından itibaren dayanır ve frekansları 20 kHz⁹yakın kullanır hala en yaygın olarak, önerilmiştir. Bu makineler gerilme oranı, devir sayısını ve yorgunluk test zaman belirlenmesi doğruluğunu arasında iyi bir denge sergi (10¹⁰ döngüleri yaklaşık 6 gün içinde elde edilir). Diğer aygıtlar gibi Girald 1959-92 kHz ve Kikukawa 1965-199 kHz tarafından kullanılan bir daha yüksek yükleme Frekanslar sağlamak mümkün; Ancak, bu nadiren son derece yüksek deformasyon oranları oluşturdukları ve bu yana test sadece birkaç dakika sürer, döngü sayımının dikkate değer bir hata bekleniyor çünkü kullanılır. Bir başka önemli faktör yorgunluk testleri için rezonans aygıtları yükleme sıklığını sınırlandırma rezonans frekansı ile doğrudan ilişki içinde olduğunu örnek boyutudur. Büyük istenen yükleme frekans, küçük örnek. Bu yüzden yukarıda 40 kHz frekansları sık kullanılmayan¹⁰nedeni var.

Deplasman genlik 3 ve 80 µm arasındaki aralığı içinde genellikle sınırlı olduğu, ultrasonik yorgunluk test başarıyla olabilir en Metalik malzemeler üzerinde olsa PMMA¹¹ gibi polimer malzemeler sınama teknikleri uygulanır ve Kompozit¹² de geliştirilmiştir. Genel olarak, ultrasonik yorgunluk test eksenel yükleme modlarında gerçekleştirmek mümkündür: gerilme – sıkıştırma simetrik döngüsü^13,14, Gerilim – Gerilim döngüsü¹⁵, 3 sayı¹⁵, bükme ve orada da birkaç çalışmalar için^15,16 ve biaxial bükme¹⁷test burulma sisteminin özel değişiklikler ile. Bu yöntem için geometri rezonans frekansı 20 kHz ulaşmak için kesinlikle ilgili çünkü rasgele örnekler, kullanmak mümkün değil. Eksenel yükleme için çeşitli örnekler yaygın olarak, genellikle bir saat-cam Şekil 5 mm Ölçüm uzunluğu çapında 3 ile kullanılmaktadır. Üç nokta bükme, yaprak ince yaygın olarak kullanılır ve diğer yöntemler için özel türleri örneklerin, yöntem türü according ve koşulları test tasarlanmıştır. Yöntem yorgunluk yaşam yüksek ve ultra yüksek döngüsü bölgedeki değerlendirmesi için tasarlanmıştır ve bu 20 kHz yük vasıl bir milyon devir elde edilir ki 50 anlamına gelir s; Bu nedenle, bu genellikle döngüsü belirlenmesi sayısı açısından makul doğruluk ile araştırıldı kür yükleme alt sınırı olarak kabul edilir. Her numune ultrasonik horn ile sistemin doğru rezonans frekansı sağlamak için numune’nın kütle değiştirerek uyumlu zorunda: numune ile ultrasonik horn.