<div>
	Сравнение результатов применения двух спекловых методов изучения многоцикловой усталости конструкционной стали</div>

Владимиров Александр Петрович, Каманцев Иван Сергеевич, Друкаренко Никита Александрович, Мызнов Константин Евгеньевич, Наумов Константин Вячеславович

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-1-20-29

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-20-29

УДК 535.417: 539.388.1

Сравнение результатов применения двух спекловых методов изучения многоцикловой усталости конструкционной стали

Владимиров А.П., Каманцев И.С., Друкаренко Н.А., Мызнов К.Е., Наумов К.В.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Владимиров А.П., Каманцев И.С., Друкаренко Н.А., Мызнов К.Е., Наумов К.В. Сравнение результатов применения двух спекловых методов изучения многоцикловой усталости конструкционной стали // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 1. С. 20–29. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-20-29

Аннотация

Введение. Новым методом усредненных во времени спекловых изображений и известным ранее методом интерференции двух спекл-полей изучено развитие пластических деформаций, возникающих при многоцикловой усталости конструкционной стали. Выполнена оценка корректности определения деформаций новым методом путем сравнения данных, полученных двумя методами. Метод. Исследованы две оптические системы, в которых применены лазерные модули с разными длинами волн. Предложенная оптическая система позволяет определять компоненты Δuy, Δuz вектора относительного перемещения двух точек поверхности, расположенных на расстоянии (базе измерения) Δs = 66 мкм. Известная схема дает возможность описать деформации традиционным методом на базе измерения 470 мкм. Исследуемый образец представлял собой плоскую пластину с двумя боковыми вырезами, выполненную из стали марки 09Г2С. Испытания на усталость проводились на установке резонансного типа при разных амплитудах цикла. Основные результаты. Показано, что при всех амплитудах цикла развитие пластических деформаций происходит по механизму циклической ползучести. Существует хорошая корреляция данных, полученных двумя разными спекловыми методами. Вместе с тем деформация, оцененная новым методом, в ряде случаев на порядок превышает значение деформации, рассчитанной известным методом. Очевидно, это связано с существованием локальных малоразмерных (порядка 10¹ мкм) участков деформации, измерение которых традиционными методами невозможно. Рассчитанная новым методом предельная растягивающая деформация Δuy/ Δs имеет порядок 1^0–1, что совпадает с аналогичной деформацией, возникающей при испытании стандартных образцов на разрыв. Обсуждение. Результаты, полученные новым методом, обосновывают необходимость разработки датчиков и приборов неразрушающего контроля нового поколения, позволяющих по скорости изменения физических величин и по их предельным значениям оценивать время до зарождения усталостной трещины.

Ключевые слова: многоцикловая усталость, сталь, разрушение, спеклы, интерференция, свободное пространство, изображение

Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по темам № АААА-А18-118020790148-1 и «Диагностика» № 122021000030-1. При выполнении работы было использовано оборудование Центра коллективного пользования «Пластометрия» при Институте машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук.

Список литературы

Владимиров А.П. Динамическая спекл-интерферометрия микроскопических и макроскопических процессов в деформируемых средах // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2015. № 6. С. 27–57. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2015.6.027-05 7
Новиков И.И., Ермишкин В.А. Физическая механика реальных материалов. М.: Наука, 2004. 328 с.
Горкунов Э.С., Саврай Р.А., Макаров А.В., Задворкин С.М. Магнитные методы оценки упругой и пластической деформации при циклическом нагружении сталей // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2015. № 2. С. 6–15. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2015.2.006-015
Горкунов Э.С., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Путилова Е.А., Мушников А.Н., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. Особенности поведения магнитных и акустических характеристик горячекатаной стали 08Г2Б при циклическом нагружении // Дефектоскопия. 2019. № 11. С. 21–31. https://doi.org/10.1134/S0130308219110034
Vladimirov A.P. Speckle metrology of dynamic macro- and microprocesses in deformable media // Optical Engineering. 2016. V. 55. N 12. P. 121727. https://doi.org/10.1117/1.OE.55.12.121727
Vladimirov A.P. Dynamic speckle interferometry of high-cycle material fatigue: Theory and some experiments // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1740. P. 040004. https://doi.org/10.1063/1.4952663
Владимиров А.П., Друкаренко Н.А, Мызнов К.Е. Использование спекловых изображений для определения локальных пластических деформаций, возникающих при многоцикловой усталости стали 09Г2С // Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47. № 15. С. 35–38. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.15.51232.18752
Владимиров А.П. Динамическая спекл-интерферометрия деформируемых тел. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 240 с.
Владимиров А.П., Друкаренко Н.А., Михайленко Ю.А. Спекл-диагностика необратимых процессов, протекающих в некоторых живых и технических объектах // Оптические методы исследования потоков: Труды XVI Международной научно-технической конференции, 28 июня – 02 июля 2021. М.: Издательство «Перо», 2021. С. 51–62 [Электронный ресурс]. URL: https://omfi-conf.ru/omfi2021/OMFI-2021-Proceedings.pdf (дата обращения: 14.12.2022).
Vladimirov A.P. Speckle tomography of the living-cell functions // Radiophysics and Quantum Electronics. 2021. V. 63. N 8. P. 592–604. https://doi.org/10.1007/s11141-021-10082-y
Vladimirov A.P. Dynamic speckle-interferometry of microscopic processes in thin biological objects // Radiophysics and Quantum Electronics. 2015. V. 57. N 8-9. P. 564–576. https://doi.org/10.1007/s11141-015-9540-2
Владимиров А.П., Поносов Ю.С. Применение динамики спеклов и комбинационного рассеяния света для изучения особенностей разрушения трубной стали при многоцикловой усталости // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2018. № 3. С. 138–146. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2018.3.13
Трощенко В.Т. Усталость и неупругость металлов. Киев: Наукова думка, 1971. 268 с.
Coffin L.F. Symposium on Internal Stress and Fatigue of Metals. Elsevier, 1959. 451 p.
Klesnil M., Lukác P. Fatigue of Metallic Materials. Elsevier, 1992. 270 p.
Гаф Г.Дж. Усталость металлов / пер. с англ. М., Л.: Гл. ред. лит. по черн. металлургии, 1935. 304 с.
Ботвина Л.Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов: учебник. М.: Наука, 1989. 230 с.
Голуб В.П. Исследования в области циклической ползучести материалов (обзор) // Прикладная механика. 1987. Т. 23. № 12. С. 3–19.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License