Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование полей остаточных напряжений с использованием трещин-индикаторов и метода электронной спекл-интерферометрии

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-9-50-58

Полный текст:

Аннотация

Статья посвящена применению метода последовательно наращиваемой трещины для исследования неоднородных высокоградиентых полей остаточных напряжений (ОН), возникающих в зонах структурной неоднородности плоских деталей (в частности, сварных соединений). При этом для регистрации деформационного отклика в виде полей перемещений поверхности исследуемого объекта, возникающих вследствие создания и последовательно увеличивающегося разреза-трещины, использован метод электронной спекл-интерферометрии (ЭСИ). Он обеспечивает возможность бесконтактной регистрации перемещений непосредственно в цифровом виде с высокой точностью. Описаны схема специализированного интерферометра, а также особенности процедуры регистрации полей перемещений, обусловленных пошаговым увеличением длины трещины. Использовано возвратное приспособление, которое позволяет выводить объект исследования из зоны оптической схемы, а после выполнения необходимых механических операций возвращать его в оптическую схему в начальное положение. Изложены новый методический подход к определению коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) в трещинах — индикаторах ОН на основе математической обработки полей тангенциальных перемещений, а также возможности интерактивной программы, реализующей этот подход в полуавтоматическом режиме (в среде MATLAB). Выполнены оценки точности процедуры расчета ОН на основе математической обработки экспериментально полученных зависимостей КИН от длины трещины — индикатора ОН. Приведен пример применения разработанных методик, оборудования и программ для исследования распределения ОН в выполненном методом сварки с перемешиванием соединении листов авиационного сплава 1163Т, имеющего высокий уровень характеристик трещиностойкости.

Об авторах

С. М. Усов
АО «НИКИЭТ»
Россия

Станислав Михайлович Усов

101000, Москва, Малая Красносельская ул., д. 2/8



И. А. Разумовский
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия

Игорь Александрович Разумовский

101000, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4



И. Н. Одинцев
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия

Игорь Николаевич Одинцев

101000, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4



Список литературы

1. Vaidyanathan S., Finnie I. Determination of residual stresses from stress intensity factor measurements / J. Basic Eng. 1971. Vol. 93. N 2 .P 242 - 246. DOI: 10.1115/1.3425220

2. Кулиев В. Д., Разумовский И. А. К проблеме определения остаточных напряжений в биметаллах / Доклады АН СССР. 1990. Т. 315. № 3. С. 561 - 565.

3. Razumovsky I. A., Medvedev M. V, Fomin A. V Methods for investigations inhomogeneous residual stresses fields / Handbook of residual stress and deformation of steel // G. Totten, M. Howes, T. Unoue. — 2002. Materials Park: ASM International, 2002. P 125 - 138.

4. Lohe D., Lang K.-H., Vohringer O. Residual stresses and fatigue behavior / Handbook of residual stress and deformation of steel / G. Totten, M. Howes, T. Unoue. — 2002. Materials Park: ASM International, 2002. P 27 - 54.

5. Residual stress and its effect on fatigue and fracture / Proceedings of a special symposium held within the 16th European conference of fracture (ECF16), Alexandroupolis, 2006. — 234 p.

6. Махутов H. А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 528 с.

7. Кобаяси А. Экспериментальная механика. В 2-х т. Т. 2. — М.: Мир, 1990. — 551 с.

8. Разумовский И. А. Интерференционно-оптические методы механики деформируемого твердого тела. — М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 240 с.

9. Апальков А. А., Елеонский С. И., Одинцев И. Н., Писарев В. С. Исследование процесса распространения трещины по данным измерений локального деформационного отклика: II. Поле остаточных напряжений / Ученые записки ЦАГИ. 2015. Т. 46. № 8. С. 71 - 96.

10. Степанова Л. В., Белова О. Н., Туркова В. А. Определение коэффициентов разложения М. Уильямса поля напряжений у вершины трещины с помощью метода цифровой фотоупругости и метода конечных элементов / Вестник Самарского Университета. Естественнонаучная серия. 2019. Т. 25. № 3. С. 62 - 82. DOI: 10.18287/2541-7525-2019-25-3-62-82

11. Razumovsky I. A., Medvedev M. V Procedure of SIF Determination from the Patterns of Normal Displacement / Proc. Int. Soc. Optical Eng. 1995. Vol. 2791. P. 129 - 133.

12. Махутов H. А., Гаденин М. М. Обеспечение ресурса и живучести водо-водяных энергетических реакторов. — М.: Наука, 2009. — 342 с.

13. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. — М.: Мир, 1986. — 328 с.

14. Луценко А. Н., Одинцев И. Н., Гриневич А. В. и др. Исследование процесса деформации материала оптико-корреляционными методами / Авиационные материалы и технологии. 2014. № S4. С. 70-86. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-70-86

15. Саврук М. П. Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами / Механика разрушения и прочность материалов // Ред. В. В. Панасюк. В 4-х т. Т. 2. — Киев: Наукова Думка, 1988. — 619 с.


Рецензия

Для цитирования:


Усов С.М., Разумовский И.А., Одинцев И.Н. Исследование полей остаточных напряжений с использованием трещин-индикаторов и метода электронной спекл-интерферометрии. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021;87(9):50-58. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-9-50-58

For citation:


Usov S.M., Razumovsky I.A., Odintsev I.A. Study of inhomogeneous fields of residual stresses using step-by-step enlarged crack method in combination with electronic speckle pattern interferometry (ESPI). Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2021;87(9):50-58. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-9-50-58

Просмотров: 187


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)