SU1663492A1

SU1663492A1 - Method of determination of nonelastic deformation under cyclic loading conditions

Info

Publication number: SU1663492A1
Application number: SU884425415A
Authority: SU
Inventors: Валерий Трофимович Трощенко; Евгений Иванович Митченко; Александр Андреевич Голык
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к технике испытаний материалов, к способам определени неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении. Цель изобретени - повышение достоверности за счет исключени искажений результата, св занных с разгрузкой образца. На поверхности образца в зоне концентрации нанос т две метки. Циклически нагружают образец без создани неупругих деформаций и освещают образец пульсирующим светом удвоенной частоты. Совмещают изображени каждой метки и увеличивают уровень нагрузки. О неупругой деформации суд т по рассто нию между изображени ми меток. 3 ил.The invention relates to a technique for testing materials, to methods for determining inelastic deformations in metals under cyclic loading. The purpose of the invention is to increase the reliability by eliminating the distortions of the result associated with the unloading of the sample. Two labels are applied to the sample surface in the concentration zone. Cyclically load the sample without creating inelastic deformations and illuminate the sample with pulsating light of double frequency. Combine images of each label and increase the load level. Inelastic deformation is judged by the distance between the mark images. 3 il.

Description

Изобретение относитс к испытани м материалов, к способам определени неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении.The invention relates to the testing of materials, to methods for determining inelastic deformations in metals under cyclic loading.

Цель изобретени - повышение достоверности за счет исключени искажений результата , св занных с разгрузкой образца.The purpose of the invention is to increase the reliability by eliminating the distortions of the result associated with the unloading of the sample.

На фиг.1 приведена схема циклического нагружени консольно закрепленного образца раст жением-сжатием нагрузкой Р; на фиг.2 - зависимость перемещени метки А, обусловленного циклической нагрузкой Р, от времени; на фиг.З - схема измерени неупругой деформации в зоне концентратора напр жени при циклическом нагружении с помощью двух меток Б и В.Fig. 1 is a schematic diagram of the cyclic loading of a cantilevered specimen by tensile compression by load P; Fig. 2 shows the dependence of the movement of the mark A due to the cyclic load P on time; Fig. 3 shows a scheme for measuring inelastic deformation in the zone of a stress concentrator under cyclic loading with the help of two marks B and B.

Дл реализации способа используетс испытательна машина, позвол юща циклически нагружать образец, приспособление дл нанесени меток (например, микротвердомер типа ПМТ-3), устройство дл освещени образца пульсирующим светом и устройство дл регистрации изображени , св занное с устройством дл освещени .To implement the method, a testing machine is used to cyclically load a sample, a labeling device (for example, a PMT-3 microhardness tester), a device for illuminating a sample with pulsating light, and an image recording device associated with an illumination device.

Сущность предлагаемого технического решени заключаетс в том, что при использовании пульсирующего (стробоскопического ) освещени , имеющего определенный сдвиг фазы вспышек и удвоенную частоту по отношению к циклическому нагружению, а также с помощью нанесенных на поверхность образца в непосредственной близости от вершины концентратора напр жений двух меток, измер ют перемещение последних в момент, когда нагрузка принимает нулевое значение, По замеренным перемещени м меток определ ют величину неупругой деформации за цикл в локальной зоне у вершины концентратора напр жений.The essence of the proposed technical solution is that when using pulsating (stroboscopic) illumination, which has a certain phase shift of flashes and twice the frequency with respect to cyclic loading, as well as using the voltage of two labels applied to the sample surface in the vicinity of the top of the concentrator, the displacement of the latter is measured at the moment when the load takes a zero value. From the measured displacements of the marks, the value of the inelastic deformation per cycle is determined noy zone near the top of the hub stresses.

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Дл упрощени рассмотрим сначала пример реализации способа при наличии одной метки А на поверхности образца (фиг.1 и 2). К образцу прикладывают циклисл СFor simplicity, let us first consider an example of the implementation of the method with the presence of a single label A on the sample surface (Figures 1 and 2). Cyclide C is applied to the sample.

оabout

ONON

са Jb ю кэsa jb yu ca

ческую нагрузку, вызывающую упругие деформации , и освещают метку стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружени . В результате наблюдают два изображени метки А. В зависимости от сдвига фазы «вспышек стробоскопического света по отношению к циклической нагрузке наблюдают два различных изображени метки А: 1 -1 , 2-2 и т.д. Далее подбирают такой сдвиг фазы «о, при котором оба изображени метки З -З сольютс в одно. Это означает, что вспышки стробоскопического света производ тс в момент, когда амплитуда нагрузки принимает нулевое значение. Если теперь увеличить нагрузку до величины , вызывающей неупругие деформации в образце, и осветить метку стробоскопическим светом удвоенной частоты и со сдвигом фазы ссо вспышек по отношению к частоте и сдвигу фазы нагружени , то в поле зрени наблюдают два изображени метки А - 3 -з. рассто ние между которыми соответствует неупругой составл ющей размаха полного перемещени метки А при циклической нагрузке Р (фиг.2). В этом случае величина неупругой деформации за цикл определ етс по следующей формуле:An elastic load that causes elastic deformations and illuminates the mark with stroboscopic light with a frequency twice as high as the loading frequency. As a result, two images of label A are observed. Depending on the phase shift of the stroboscopic flashes in relation to the cyclic load, two different images of label A are observed: 1 -1, 2-2, etc. Next, a phase shift of "o" is selected, in which the two images of the label Z-Z merge into one. This means that strobe light flashes are produced at the moment when the load amplitude takes on a zero value. If we now increase the load to the magnitude that causes inelastic deformations in the sample, and illuminate the label with stroboscopic light of double frequency and with a phase shift from the light flashes in relation to the frequency and phase shift of the loading, then in the field of view two images of the A – 3 –C mark are observed. the distance between which corresponds to the inelastic component of the span of the complete displacement of the mark A under the cyclic load P (Fig. 2). In this case, the amount of inelastic strain per cycle is determined by the following formula:

ЛАLA

Ен сн ,Yong ns,

где I - рассто ние от метки до защемлени , т.е. база измерени .where I is the distance from the mark to pinching, i.e. measurement base.

Дл измерени величины неупругой деформации за цикл в .локальной зоне, например , в вершине концентратора напр жени (фиг.З) на поверхность образца в исследуемой области нанос т (с помощью, например , микротвердомера ПМТ-3) две метки Б и В на рассто нии lo друг от друга {при использовании микротвердомера ПМТ-3 метки можно наносить на рассто нии 0,01 мм и более). При упругом деформировании исследуемой локальной зоны производ т освещение меток стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружени , измен ют сдвиг фазы вспышек таким образом, чтобы в поле зрени (наблюдение за метками провод т с помощью микроскопа , который на чертеже не показан) находились только по одному изображению каждой метки Б и В, В случае неупругого деформировани исследуемой локальной области в поле зрени будут находитьс поTo measure the amount of inelastic deformation per cycle in the local zone, for example, at the apex of the voltage concentrator (Fig. 3), two marks B and C are placed on the sample surface (using, for example, PMT-3 microhardness tester) ni lo from each other (when using PMT-3 microhardness testers, marks can be applied at a distance of 0.01 mm or more). During the elastic deformation of the local area under study, the labels are illuminated with stroboscopic light with a frequency twice as high as the loading frequency; the phase shift of the flashes is changed so that in the field of view (the markings are observed using a microscope, which is not shown in the drawing) there were only one image of each label B and C. In the case of inelastic deformation of the local area under study, they will be in the visual field

два изображени каждой метки - Б-Б и В-В , измерив рассто ние между которыми дн и д определ ют величину неупругой деформации за цикл по следующей формулеtwo images of each tag, bb and bb, measuring the distance between which day and g determine the amount of inelastic deformation per cycle using the following formula

лБ лВ Он Онlb lv he he

ВAT

IcIc

Предлагаемый способ определени величины неупругой деформации по сравнению с прототипом обеспечивает возможность измерени неупругих деформаций за цикл в локальных зонах, например в вершине геометрического концентратора напр жени , в вершине трещины, в зонах концентрации напр жений, обусловленных неоднородностью структуры материала. База измерени неупругой деформации в соответствии с предлагаемым способом при использовании микротвердомера ПМТ-3 составл ет 0,01 мм и выше, в то врем как минимальна база измерени неупругой деформации в соответствии в соответствии с существующими методами ограничиваетс минимальной базой тензорезисторов и составл ет 0,5 мм.The proposed method for determining the inelastic strain as compared with the prototype makes it possible to measure inelastic deformations per cycle in local zones, for example, at the apex of a geometric stress concentrator, at the crack apex, in stress concentration zones caused by the heterogeneity of the material structure. The base for measuring inelastic deformation in accordance with the proposed method using a PMT-3 microhardness meter is 0.01 mm and higher, while the minimum base for measuring inelastic deformation in accordance with existing methods is limited to the minimum strain gage base and is 0.5 mm

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и ,FORUMAWLAW and FORMAT,

Способ определени величины неупругой деформации при циклическом нагруже- нии, заключающийс в том, что образец циклически нагружают при посто нной амплитуде цикла в области неупругих деформаций и регистрируют параметр деформации на поверхности образца, по которому определ ют величину неупругой деформации , отличающийс тем, что, с целью повышени достоверности перед нагружением , вызывающим неупругие деформации в зоне концентрации деформации, на поверхность образца нанос т две метки, нагружают циклической нагрузкой в области упругих деформаций с частотой, равной частоте нагружени в области неулругих деформаций , освещают его поверхность пульсирующим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружени , и совмещают изображени каждой из меток путем изменени сдвига фазы освещени относительно циклического нагружени , а в качестве параметра деформации измер ют рассто ние между изображени ми меток при нагружении, вызывающем неупругиеThe method of determining the value of inelastic deformation under cyclic loading, which consists in that the sample is cyclically loaded at a constant amplitude of the cycle in the region of inelastic deformations and the deformation parameter is recorded on the sample surface, which determines the amount of inelastic deformation, which differs in in order to increase the reliability before loading, which causes inelastic deformations in the zone of deformation concentration, two marks are applied to the sample surface, loaded with cyclic loading in the control region Extreme deformations with a frequency equal to the loading frequency in the area of non-elastic deformations, illuminate its surface with pulsating light with a frequency twice the loading frequency, and combine the images of each label by changing the phase shift of the illumination relative to the cyclic loading, and as a deformation parameter they measure the distance between the label images under loading causing inelastic

деформации.deformations.

4four

22

Фиг. гFIG. g

4 four

ЧH

в at

еe

f б1f b1

66

Claims

The claims, the Method for determining the amount of inelastic deformation under cyclic loading, which consists in the fact that the sample is cyclically loaded with a constant amplitude of the cycle in the field of inelastic deformations and register the strain parameter on the surface of the sample, which determine the amount of inelastic deformation; characterized in that, in order to increase the reliability before loading, causing inelastic deformations in the strain concentration zone, two marks are applied to the surface of the sample, loaded with a cyclic load in the region of elastic deformations with a frequency equal to the frequency of loading in the region of inelastic deformations, illuminate its surface with pulsating light with a frequency twice the frequency of loading, and combine the images of each of the labels by changing the phase shift of the illumination relative to cyclic loading, and as Deformation Parameter measured distance between the images of labels under load, causing inelastic deformation.

Figure 1