העבודה נתמכה על ידי פרוייקטים: "מרכז המחקר של אוניברסיטת ז'ילינה - שלב 2nd" , ITMS 313011D 011, סוכנות גרנט המדעית של משרד החינוך, המדע והספורט של הרפובליקה הסלובקית, האקדמיה למדעים של ספרדית, מעניקה מס: 1/0045 / 17, 1/0951/17 ו- 1/0123/15, סוכנות הפיתוח, ומחקר סלובקית תעניק מס APVV-16-0276.

הערה: הגאומטריה של הדגימה כל צריך להיות נבחר מחושבת על-פי המכאניות והפיזיקליות של החומר נבדק, כך שיהיה לה על תדר תהודה זהה של מערכת בדיקות אולטרה סאונד.

1. קביעת הדגימה הבדיקה עייפות מידות
הערה: הגיאומטריה הדגימה הרגיל דחיסה המתח "שעון חול", עם ממדים עיקריים המוגדרים, מוצג באיור1. מידות ד, יח, ו- r הם המשתמש הגדיר (עצמאית), בעוד l ו- L מידות יש לחשב, על פי התנאים של התדר הנכון תהודה (תלוי). מד אורך l נובעת רק היחס הגיאומטריה בין d, r, ו- D, ו יכול להיות מחושב בקלות או המתקבל מודל רכיב; לכן, זה לא יהיה מושא לדיון נוסף.
<ol><li>
קביעת ממדים עצמאית הערה: הממדים העיקריים של הדגימה (יח, יח, r) נבחרו על-פי הפרמטרים גשמי ותנאי הבדיקה.<ol>
<li>לקבוע את קוטר מד ד על פי הנפח הנדרש של חומר לבדיקה. במקרה של מיקרו הומוגני עם הפגמים הפנימיים לא, מד קוטר קטן יותר הוא מועדף. במקרה של חומר עם פגמים פנימיים משמעותיים (כגון חללים shrinkages בחומרים יצוקה), מד קוטר גדול יותר יש צורך. מד קוטר d היא בדרך כלל מ- 3 מ מ 5 מ מ.</li>
		<li>לקבוע את קוטר ראש D לפי הגודל הזמין גשמי ניסיוני. קוטר ראש בשימוש D הוא בדרך כלל מ 10 מ"מ עד 15 מ"מ. הערה: הוא D גדול יותר, האורך הראשי (L) תהיה קצרה יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לקבוע רדיוס מד r על-פי ההתפלגות מכאניים הנדרשים באורכו מד של הדגימה. הוא מד ה-קוטר r גדול יותר, חלקה ההתפלגות מכאניים. רדיוס מד נפוץ הוא r = 20 מ מ או r = 32 מ מ. הערה: זה ה- r גדול יותר, זמן הדגימה.</li>
	<li>
קביעת ממדים מותנה
	<ol>
<li>לקבוע את מספר הגל K על פי נוסחה9,הבאים18: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> הערה: ה- fr הנה תדר תהודה של מערכת אולטרה סאונד (Hz), ρ היא צפיפות האחסון (ז ק ג-3) ו- Ed הוא מודול דינאמי האלסטיות (ז ק ג-3).</li>
		<li>לקבוע את קירוב היפרבולי של הרדיוס מד, על פי נוסחה9,הבאים19: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> הערה: הנה l אורך מד (ז), D הוא קוטר ראש (ז) ו- d הוא הקוטר מד (ז) (איור 1).</li>
		<li>לקבוע האקסצנטריות יעיל על פי נוסחה9,הבאים18: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> הערה: כאן הוא קירוב היפרבולי (מ-1) נקבע על ידי משוואה (2) , K הוא מספר הגל (-) על פי הביטוי (1).</li>
		<li>לקבוע את האורך של הראש (L) על פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> הערה: כאן K הוא מספר הגל (-) נקבע על פי הביטוי (1) למשל 1.2.1, β הוא האקסצנטריות יעיל (מ-1) נקבע על ידי משוואה (3) ו- l הוא האורך מד (ז) (איור 1).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. חישוב של מתח מכני באורך מד הדגימה
<ol><li>לקבוע את הגורם גיאומטרי norming <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> על פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>לקבוע את ɛ משרעת דפורמציה לפי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> הערה: כאן <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> היא הגורם גיאומטריים (-) והיא u משרעת הזחה הנדרש של הסוף חינם של הדגימה (ז).</li>
	<li>לקבוע מכאניים משרעת σ על-פי9,המשוואה הבאה18: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> הערה: הנה ɛ משרעת דפורמציה (-) על פי הביטוי (5), Ed מודול דינאמי האלסטיות (ז ק ג-3). אם הלחץ מכני מחושב הוא נמוך מדי, יש צורך להגדיל את העקירה משרעת u (ז), ולהיפך.</li>
</ol>3. ייצור של הדגימה עם בעיבוד שבבי
<ol><li>עקב סטיות קטנות שונות מהדוגמאות במכונה של צורה אידיאלית, מייצרים דגימות עם עוד ראשי, בדרך כלל L + 0.5 מ מ.</li>
</ol>4. הירמון של תדר התהודה של הדגימה עם מערכת אולטרה סאונד
הערה: הרמוניה הוא התהליך של מפצה סטיות קטנות שונות של הדגימה אמיתי מן הצורה האידיאלית, מחושבת, כדי להשיג תדר תהודה נכונה אשר נמצא בהרמוניה עם sonotrode אולטרה סאונד אקוסטי.
<ol><li>בחר את סוג sonotrode אקוסטית, המתאים על פי הטווח הזחה נדרש, אשר מסוגל לספק לחץ מכני מתאימה הדגימה. הערה: כל סוג של sonotrode הוא תוכנן, מכויל עבור מגוון הזחה שונים, ובכך sonotrode נכונה נבחר על פי משרעת הזחה נדרש החישוב לפי סעיף 2.</li>
	<li>
לטעון את sonotrode על הממיר piezo-חשמלי.
	<ol>
<li>בורג את בורג חיבור בתוך החור המרכזי ב sonotrode עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>מורחים ג'ל אקוסטי על פניו sonotrode. הערה: כמות קטנה של ג'ל משמש, בדיוק מספיק למלא אי סדירות של המשטחים, אשר משפר את ההעברה של הגל מכני בין אלמנט פייזו-חשמלי ממיר את sonotrode.</li>
		<li>להבריג את sonotrode הממיר piezo-חשמלי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את מערכת אולטרה סאונד עם ממיר חשמלי piezo עם sonotrode הנטען כדי למדוד את תדר תהודה של מערכת מסוימת בטמפרטורת בפועל.<ol>
<li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד (למשל, Win20k).</li>
		<li>בחר את סוג sonotrode בשימוש בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
		<li>הזן את משרעת תזוזה אפשרית הנמוך ביותר עבור sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
		<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
		<li>קרא את תדירות תהודה בפועל של המערכת בתיבת "תדירות".</li>
		<li>לחץ על כפתור "עצור".</li>
	</ol>
</li>
	<li>הר הדגימה בסוף sonotrode.<ol>
<li>להבריג את הבורג חיבור החור המרכזי של הדגימה עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>בורג הדגימה sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את מערכת אולטרה סאונד עם ממיר חשמלי piezo עם sonotrode הנטען, הדגימה כדי למדוד את תדר תהודה של מערכת מסוימת בטמפרטורת בפועל.<ol>
<li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
		<li>בחר את סוג sonotrode השתמשו בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
		<li>הזן את משרעת תזוזה אפשרית הנמוך ביותר עבור sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
		<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
		<li>קרא את תדירות תהודה בפועל של המערכת בתיבת "תדירות".</li>
		<li>לחץ על כפתור "עצור".</li>
	</ol>
</li>
	<li>כאשר תדר תהודה של המערכת עם הדגימה הנטען הוא נמוך מזה בלי הדגימה, להקטין את המסה של הדגימה שתורידו פניהם של הראש של הדגימה. הערה: אם תדר תהודה עם דגימה הנטען הוא גבוה יותר, זה יהיה צורך להפחית את מד קוטר d, אשר לשנות את התנאים של הבדיקה. זו הסיבה 0.5 מ מ מתווסף אורך ראשי בתהליך הייצור.<ol>
<li>פרוק את הדגימה מ sonotrode.</li>
		<li>בעיא הדגימה מחרטה, להנמיך 0.1 מ מ של הפנים של הראש הראשון.</li>
		<li>בעיא הדגימה מחרטה, להנמיך 0.1 מ מ של הפנים של הראש השני.</li>
		<li>חזור על שלב 4.6 עד תדר תהודה בתוך סובלנות של ±-10 הרץ.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. סופי הרכבה של הדגימה Sonotrode לפני הבחינה עייפות
<ol><li>החל ג'ל אקוסטי על פניהם ליצור חיבורים בין sonotrode את הדגימה.<ol>
<li>להבריג את הבורג חיבור החור המרכזי של הדגימה עד שהוא מגיע לתחתית.</li>
		<li>מורחים את הג'ל אקוסטי על הדגימה. הערה: רק כמות קטנה של ג'ל אקוסטי משמש למילוי סדרים על פני השטח כדי לשפר את העברת גל אקוסטי מ sonotrode הדגימה.</li>
		<li>בורג הדגימה sonotrode.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. להפעיל את מערכת הקירור עבור הדגימה
<ol><li>אם קירור אוויר, למקד את זרם אוויר ישירות על האמצע של מד אורך הדגימה, ולהמתין עד 20 s, אז הזרימה של הנחל אוויר הרוויות הדגימה.</li>
	<li>אם קירור, למקד את חרירי מים בראש העליון של הדגימה, התאם את עוצמת זרם כך המים זורם בצורה חלקה לאורך מד, כדי להימנע קוויטציה. הערה: השוקע הדגימה לתוך מים או שמן אפשרי גם כן, עם זאת ניתן להשתמש רק למשך זמן קצר בדיקות בשל האפקט קוויטציה משמעותית, אשר מאיץ את תהליך החניכה של קראק עייפות.</li>
</ol>7. להפעיל את מערכת הקירור של ממיר חשמלי Piezo
<ol><li>לפתוח את השסתום זרם אוויר ולהתאים את הלחץ במרווח בין 0.5 ל- 1 בר.</li>
</ol>8. להריץ את הבדיקה-הזחה נדרש משרעת
<ol><li>להפעיל את התוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
	<li>בחר את סוג sonotrode בשימוש בתפריט הנפתח בתיבת "מודל".</li>
	<li>הזן את משרעת הזחה המבוקש sonotrode מסוים לתוך התיבה "משרעת".</li>
	<li>לחץ על לחצן "התחל".</li>
</ol>9. עייפות קראק חניכה והתפשטות
<ol><li>שימו לב כי לאחר העייפות לפצח חניכה והתפשטות דרך חלק של חתך הרוחב, המערכת הוא העביר את תדר תהודה הבדיקה מסתיימת באופן טבעי.</li>
	<li>אם הבדיקה אינה מסתיימת עם שבר, כשמגיעים המבוקש מספר מחזורים, טעינה (המבחן הוא בניהול אאוט) לסיים באמצעות לחצן "Stop" לתוכנה בדיקות אולטרה סאונד.</li>
</ol>10. ביטול טעינה הדגימה מ Sonotrode
<ol><li>. לך הדגימה מ sonotrode אולטראסוניות לעזאזל</li>
</ol>11. סטטי טעינת כוח שבירה
<ol><li>להשתמש כוח טעינה סטטית שבר את שאר חתך הרוחב עם שימוש של מכונה טעינה סטטית. הערה: וקטור ואת סוג כוח טעינה עבור השבר סטטי צריך להתכתב עם הסוג של העייפות טוען כך השטח שבר יש אופי עקבי.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Moore, H. F., Kommers, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The fatigue of metals. , 321 (1927).</li><li>Nicholas, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> High Cycle Fatigue: A Mechanics of Materials Perspective. , (2006).</li><li>Schijve, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fatigue of Structures and Materials. , (2008).</li><li>Murakami, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Metal Fatigue: Effects of Small Defects and Nonmetallic Inclusions. , (2002).</li><li>Trsko, L., Bokuvka, O., Novy, F., Guagliano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+severe+shot+peening+on+ultra-high-cycle+fatigue+of+a+low-alloy+steel.">Effect of severe shot peening on ultra-high-cycle fatigue of a low-alloy steel.</a> Mater. Design. 57, 103-113 (2014).</li><li>Stanzl, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fracture+mechanisms+and+fracture+mechanics+at+ultrasonic+frequencies.">Fracture mechanisms and fracture mechanics at ultrasonic frequencies.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 567-579 (1999).</li><li>Bathias, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=There+is+no+infinite+fatigue+life+in+metallic+materials.">There is no infinite fatigue life in metallic materials.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 559-565 (1999).</li><li>Ritchie, R. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-cycle+fatigue+of+Ti-6Al-4V.">High-cycle fatigue of Ti-6Al-4V.</a> Fatigue. Fract. Eng. M. 22 (7), 621-631 (1999).</li><li>Bathias, C., Paris, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gigacycle Fatigue in Mechanical Practice. , (2004).</li><li>Bokuvka, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrasonic Fatigue of Materials at Low and High Frequency Loading. , (2015).</li><li>Almaraz, G. M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+Fatigue+Testing+on+the+Polymeric+Material+PMMA,+Used+in+Odontology+Applications.">Ultrasonic Fatigue Testing on the Polymeric Material PMMA, Used in Odontology Applications.</a> Procedia Structural Integrity. 3, 562-570 (2017).</li><li>Flore, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+high+and+very+high+cycle+fatigue+behaviour+of+continuous+fibre+reinforced+plastics+by+conventional+and+ultrasonic+fatigue+testing.">Investigation of the high and very high cycle fatigue behaviour of continuous fibre reinforced plastics by conventional and ultrasonic fatigue testing.</a> Compos. Sci. Technol. 141, 130-136 (2017).</li><li>Tr&#353;ko, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Severe+Shot+Peening+on+the+Surface+State+and+Ultra-High-Cycle+Fatigue+Behavior+of+an+AW+7075+Aluminum+Alloy.">Influence of Severe Shot Peening on the Surface State and Ultra-High-Cycle Fatigue Behavior of an AW 7075 Aluminum Alloy.</a> J. Mater. Eng. Perform. 26 (6), 2784-2797 (2017).</li><li>Mayer, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+torsion+very+high+cycle+fatigue+of+VDSiCr+spring+steel+at+different+load+ratios.">Cyclic torsion very high cycle fatigue of VDSiCr spring steel at different load ratios.</a> Int. J. Fatigue. 70, 322-327 (2015).</li><li>Bathias, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric+fatigue+testing+machines+and+devices.">Piezoelectric fatigue testing machines and devices.</a> Int. J. Fatigue. 28 (11), 1438-1445 (2006).</li><li>Mayer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+torsion+and+tension-compression+fatigue+testing:+Measuring+principles+and+investigations+on+2024-T351+aluminium+alloy.">Ultrasonic torsion and tension-compression fatigue testing: Measuring principles and investigations on 2024-T351 aluminium alloy.</a> Int. J. Fatigue. 28 (11), 1446-1455 (2006).</li><li>Brugger, C., Palin-Luc, T., Osmond, P., Blanc, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+ultrasonic+fatigue+testing+device+for+biaxial+bending+in+the+gigacycle+regime.">A new ultrasonic fatigue testing device for biaxial bending in the gigacycle regime.</a> Int. J. Fatigue. 100, Part 2, 619-626 (2017).</li><li>Wagner, D., Cavalieri, F. J., Bathias, C., Ranc, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+fatigue+tests+at+high+temperature+on+anaustenitic+steel.">Ultrasonic fatigue tests at high temperature on anaustenitic steel.</a> J. Propul. Power. 1 (1), 29-35 (2012).</li><li>Kohout, J., Vechet, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+function+for+fatigue+curves+characterization+and+its+multiple+merits.">A new function for fatigue curves characterization and its multiple merits.</a> Int. J. Fatigue. 23 (2), 175-183 (2001).</li></ol>

אין לנו לחשוף.

בדיקות אולטרה סאונד עייפות הוא אחד מהשיטות אשר מאפשר בדיקה של החומרים מבניים באזור מחזור גבוהה במיוחד. עם זאת, הדגימה לצורה ולגודל מוגבלים מאוד ביחס תדר תהודה. למשל, בדיקה של יריעות דקות במצב הטעינה צירית אפשרי בדרך כלל לא. בנוסף, בדיקה של דגימות גדולות בדרך כלל. בלתי אפשרי, כי המכונות הבדיק...

עייפות נזק חומרי מבנה חזק מחובר ה תיעוש, בעיקר עם שימוש של מנוע קיטור, קטרי קיטור בתחבורה מסילתית, שבו הרבה רכיבי מתכת, בעיקר ברזל מבוסס, השתמשו ואינה לעמוד שונים סוגי העמסה מחזורית. אחד המבחנים המוקדמים נעשה על ידי אלברט (גרמניה 1829)1 על שרשראות עוסקת בייצור ושיווק של גלגלות שלי. תדירות ההעמסה היה 10 כפיפות לדקה, ויבחן מרבית מוקלטות 100,000 הגיעו טעינת מחזורים1. עבודה חשובה נוספת בוצעה על ידי ויליאם פיירברן בשנת 1864. הבדיקות בוצעו על קורות ברזל עם השימוש עומס סטטי, אשר הוסר על ידי מנוף, ואז הפיל גורמת ויברציות. וברוחב הייתה עמוסה בהדרגה הגדלת מתח טעינה משרעת. לאחר שהגיע-300,000 מחזורים שונות טעינת מתח amplitudes, בסופו של דבר וברוחב נכשלה לאחר כמעט 5,000 טעינת מחזורים בבית משרעת הטעינה של שתי חמישיות של חוזק מתיחה האולטימטיבי. המחקר הראשון מקיף ושיטתי של השפעת מתח חוזרות ונשנות על חומרים מבניים נעשה על ידי אוגוסט ווהלר ב 1860-18701. לבדיקות אלה, הוא השתמש פיתול, כיפוף ו מצבי ההעמסה צירית. ווהלר תוכנן הרבה עייפות ייחודי בדיקות המכונות, אבל החיסרון שלהם היה מבצע נמוך מהירויות, לדוגמה מכונת כיפוף המהירה מסתובב לנתח סל ד 72 (1.2 Hz), ובכך השלמה של התוכנית הניסיונית לקח 12 שנה1. לאחר ביצוע בדיקות אלה, הוא נחשב כי כשמגיעים של משרעת טעינה שבו החומר עומד 107 מחזורים, השפלה עייפות היא זניחה, החומר יכול לעמוד מספר אינסופי של מחזורי טעינה. משרעת העמסה זו נקראה "גבול העייפות" והפך הפרמטר העיקרי בעיצוב תעשייתי במשך שנים רבות2,3.
התפתחות נוספת של מכונות תעשייתי חדש, אשר נדרש יעילות גבוהה יותר וחיסכון בעלויות, נאלץ לספק את האפשרות של טעינה גבוה יותר, מהירויות גבוהות יותר מבצע משכים גבוה, אמינות גבוהה עם דרישות תחזוקה נמוכה. לדוגמה, רכיבים של הרכבת במהירות גבוהה Shinkanzen, לאחר 10 שנים של המבצע, חייבים לעמוד כ 109 מחזורים ' כשל של רכיב ראשי יכול להיות השלכות קטלניות4. יתר על כן, רכיבים של מנועי סילון לעיתים קרובות פועלים עם סל"ד 12,000, מרכיבי מפוחי טורבו לעיתים קרובות עולה על 17,000 סל ד. אלה מבצע גבוהה במהירויות דרישות מוגברת עייפות החיים בדיקה באזור כביכול מחזור גבוהה במיוחד, כדי להעריך אם עוצמת עייפות חומר יכול באמת להיחשב קבוע עבור יותר מ-10 מיליון מחזורים. לאחר הבדיקות הראשונה שבוצעה על-ידי העולה על זו סיבולת, היה ברור כי עייפות כשלים יכולים להופיע אפילו נמוך יותר מאשר המגבלה עייפות, מתח יישומית amplitudes לאחר מספר מחזורים יותר מ 107, וזה המנגנון נזק וכישלון יכול להיות שונה מן הרגיל אלה5.
יצירת תוכנית הבדיקה עייפות שמטרתו לחקור את האזור מחזור גבוהה במיוחד נדרש הפיתוח של מכשירי בדיקה חדשים חזק להגדיל את תדירות טעינה. סימפוזיון התמקד בנושא זה התקיים בפריז ביוני 1998, שבו ניסיוני תוצאות הוצגו אשר התקבלו על-ידי-Stanzl-Tschegg6 Bathias7 -טעינת תדרים, על ידי ריצ'י8 עם השימוש של 1 קילו-הרץ-20 קילו-הרץ סגור לולאה סרוו-הידראולי בדיקה מכונת, ועל -ידי דוידסון8 עם 1.5 קילו-הרץ מגנטו-strictive הבדיקה המכונה4. מאותו הזמן, הוצעו פתרונות רבים, אבל עדיין הכי נפוץ המכונה בשימוש עבור סוג זה של הבדיקה מבוססת על הרעיון של מנסון מ- 1950 ומשתמשת תדרים סכום קרוב ל-20 קילו-הרץ9. מכונות אלה שהפגינו איזון טוב בין תעריף עומס, דיוק קביעת מספר מחזורים, ואת הזמן של הבדיקה עייפות (1010 מחזורים מושגות כ 6 ימים). התקנים אחרים היו יכולים לספק תדרים העמסה גבוהה יותר, כמו זה המשמש Girald בשנת 1959-92 kHz ואת Kikukawa בשנת 1965-199-הרץ עם זאת, אלה משמשים לעתים נדירות מאחר שהם יוצרים המחירים דפורמציה גבוהה מאוד, מאז הבדיקה נמשך רק כמה דקות, שגיאת מדהים ב ספירת המחזור צפוי. גורם חשוב נוסף הגבלת התדר טעינה של התקנים תהודה לבדיקת עייפות הוא הגודל של הדגימה, אשר ביחס ישיר עם התדר תהודה. גדול יותר הטעינה המבוקש התדירות, קטן יותר הדגימה. זו הסיבה למה נדירות10תדרים מעל 40 קילו-הרץ.
מאז משרעת העקירה היא בדרך כלל מוגבלת בתוך מרווח הזמן בין 3 ל 80 מיקרומטר, בדיקות אולטרה סאונד עייפות יכולה להיות בהצלחה שהוחלו על חומרים מתכתיים ביותר, אבל טכניקות לבדיקה של חומרים פולימריים כגון PMMA11 ו ללא הפרדות צבע12 גם פותחו. באופן כללי, עייפות אולטראסאונד בדיקה אפשרית לבצע במצבי הטעינה צירית: מתיחה - דחיסה סימטרית מחזור13,14, מתח - מתח מחזור15, כיפוף15, 3 נקודות, ויש גם כמה מחקרים עם שיפורים מיוחדים של המערכת עבור פיתול בדיקות15,16 ו- כיפוף biaxial17. זה לא ניתן להשתמש דגימות שרירותי, כי עבור שיטה זו, הגיאומטריה קשורה אך ורק להשגת תדירות תהודה-20 קילו-הרץ. עבור טעינת צירית, מספר סוגים של דגימות יש כבר נפוץ, בדרך כלל עם צורת זכוכית עם קוטר אורך מד 3 עד 5 מ מ. עבור 3 נקודות הכיפוף, יריעות דקות משמשות, ועוצבו על שיטות אחרות סוגים מיוחדים של דגימות, לפי סוג שיטת ובדיקות תנאים. השיטה מיועדת הערכה של עייפות החיים באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד, וזה אומר כי ב-20 קילו-הרץ הטעינה, מיליון מחזורים, מתקבל ב-50 s; לכן, זה נחשב בדרך כלל את הגבול התחתון של טעינת מחזורים אשר יכול ייחקרו עם דיוק סבירה, לגבי המספר של מחזור נחישות. כל הדגימות חייב להיות בהרמוניה עם קרן אולטרה סאונד על-ידי שינוי המסה של הדגימה כדי לספק את תדר תהודה נכון של המערכת: קרן אולטרה סאונד עם הדגימה.

<table><tbody><tr><td>Ultrasonic fatigue testing device</td><td>Lasur</td><td>-</td><td>20 kHz, used for fatigue tests</td></tr><tr><td>Nyogel 783</td><td>Nye Lubricants</td><td>-</td><td>Used as acoustic gel for connection of the parts of the ultrasonic system</td></tr><tr><td>Win 20k software</td><td>Lasur</td><td>-</td><td>Software for operation of the Lasur fatigue testing machine</td></tr></tbody></table>

ultrasonic fatigue testing in the tension-compression mode

בדיקות אולטרה סאונד עייפות הוא אחד מספר שיטות המאפשרות חוקרים עייפות נכסים באזור מחזור גבוהה במיוחד. השיטה מבוססת על חשיפת הדגימה כדי ויברציות האורך בתדר התהודה שלו קרוב-20 קילו-הרץ. השימוש בשיטה זו, זה אפשרי לצמצם באופן משמעותי את הזמן הנדרש עבור הבדיקה, בהשוואה התקנים הבדיקה המקובלת בדרך כלל עובדים בתדרים מתחת 200 Hz. הוא משמש גם כדי לדמות טעינה של חומר במהלך מבצע בתנאים מהירות גבוהה, כגון אלה מנוסים על ידי רכיבים של מנועי סילון או מכונית טורבו משאבות. יש צורך לפעול רק באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד, בשל האפשרות של שיעורי דפורמציה גבוהות ביותר, אשר יכולה להיות השפעה משמעותית על תוצאות הבדיקה. צורת הדגימה וממדים חייב להיות שנבחרו בקפידה, מחושב כדי למלא את התנאי תהודה של מערכת אולטרה סאונד; לפיכך, אין אפשרות לבחון את רכיבי מלא או דגימות של צורה שרירותית. לפני כל בדיקה, זה הכרחי ליצור הרמוניה הדגימה עם התדר של מערכת אולטראסאונד כדי לפצות על סטיות של הצורה אמיתית מזו אידיאלי. זה בלתי אפשרי לבצע בדיקה עד שבר מוחלט של הדגימה, מאז הבדיקה מסתיימת באופן אוטומטי לאחר החניכה, הפצת הקראק ל אורך מסוים, כאשר הנוקשות של המערכת משתנה מספיק כדי להעביר את המערכת מתוך התהודה תדירות. כתב יד זה מתאר את תהליך הערכה של העייפות של חומרים מאפיינים עייפות אולטרה סאונד בתדירות גבוהה טעינה עם שימוש מכני תהודה בתדר קרוב-20 קילו-הרץ. הפרוטוקול כולל תיאור מפורט של כל השלבים הדרושים עבור מבחן הנכון, כולל עיצוב הדגימה, חישוב מתח, משלימים עם התדר תהודה, ביצוע הבדיקה, ותשבור סטטי הסופי.

תוצאות הבדיקה עייפות כוללים טעינת מתח, מספר מחזורים, טעינה, התו סיום הבדיקה (שבר או ריצה-אאוט) ניתן לראות טבלה 1, התוצאות של עייפות חיי 50CrMo4 מתרצה ואיפה מחושלת הינם מסופקים. הפרשנות הנפוצה ביותר של תוצאות הבדיקה של החיים עייפות הוא ה-S כביכול - N מגרש (S - מתח, N - מספר מח...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode at JoVE.com

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

פרוטוקול עבור עייפות אולטראסאונד בדיקה באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד במצב טעינה מתח צירית-דחיסה.

עייפות אולטראסאונד בדיקה במצב מתח דחיסה

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

ultrasonic-fatigue-testing-in-the-tension-compression-mode

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Bending

SCIENTISTS IN ACTION

10.6K Views.  University of Žilina. פרוטוקול עבור עייפות אולטראסאונד בדיקה באזור מחזור גבוה וגבוה במיוחד במצב טעינה מתח צירית-דחיסה.

Video: Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

בדיקת פלטפורמה לעמידות ללימודים של פולימרים ומחוזקים בסיבים פולימריים מרוכבים תחת גירויים במקביל Hygrothermo-מכאניים

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

ניסויים בUltrasonic שימון שימוש Tribometer סייע-Piezoelectrically וProfilometer האופטי

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

ריתוך Ultrasonic של קופונים Composite תרמופלסטיים עבור אפיון מכני של חיבורי ריתוך באמצעות Lap יחיד בדיקות גזירה

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the growth of microstructurally small fatigue cracks. The proposed strain field analysis methodology is based on the use of a unique pattering technique with a characteristic speckle size of approximately 10 &#181;m. The developed methodology is applied to study the small fatigue crack behavior in body centered cubic (bcc) Fe-Cr ferritic stainless steel with a relatively large grain size allowing a high spatial measurement accuracy at the sub-grain level. This methodology allows the measurement of small fatigue crack growth retardation events and associated intermittent shear strain localization zones ahead of the crack tip. In addition, this can be correlated with the grain orientation and size. Thus, the developed methodology can provide a deeper fundamental understanding of the small fatigue crack growth behavior, required for the development of robust theoretical models for the small fatigue crack&#160;propagation in polycrystalline materials.

Microstructurally small fatigue crack growth behavior is investigated using a novel methodological approach combining crack growth rate measurement and strain-field analysis to reveal the cumulative deformation field at sub-grain level.

זן שדה מלא מידות עבור עייפות Microstructurally קטן לפצח את הפצת בשיטת המתאם תמונה דיגיטלי

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the ...

Intermediate Strain Rate Material Characterization with Digital Image Correlation

The mechanical response of a material under dynamic load is typically different than its behavior under static conditions; therefore, the common quasistatic equipment and procedures used for material characterization are not applicable for materials under dynamic loads. The dynamic response of a material depends on its deformation rate and is broadly categorized into high (i.e., greater than 200/s), intermediate (i.e., 10&#8722;200/s) and low strain rate regimes (i.e., below 10/s). Each of these regimes calls for specific facilities and testing protocols to ensure the reliability of the acquired data. Due to the limited access to high-speed servo-hydraulic facilities and validated testing protocols, there is a noticeable gap in the results at the intermediate strain rate. The current manuscript presents a validated protocol for the characterization of different materials at these intermediate strain rates. Strain gauge instrumentation and digital image correlation protocols are also included as complimentary modules to extract the utmost level of detailed data from every single test. Examples of raw data, obtained from a variety of materials and test setups (e.g., tensile and shear) is presented and the analysis procedure used to process the output data is described. Finally, the challenges of dynamic characterization using the current protocol, along with the limitations of the facility and methods of overcoming potential problems are discussed.

Here we present a methodology for the dynamic characterization of tensile specimens at intermediate strain rates using a high-speed servo-hydraulic load frame. Procedures for strain gauge instrumentation and analysis, as well as for digital image correlation strain measurements on the specimens, are also defined.

אפיון חומרים קצב למתח ביניים עם המתאם תמונה דיגיטלי

The mechanical response of a material under dynamic load is typically different than its behavior under static conditions; therefore, the common ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It is intended as a practical and reproducible procedure to identify macroscopic cracks at an early stage and monitor crack propagation during fatigue tests. It consists of strain field measurements at the weld using DIC. Images are taken at fixed load cycle intervals. Cracks become visible in the computed strain field as elevated strains. This way, the whole width of a small-scale specimen can be monitored to detect where and when a crack initiates. Subsequently, it is possible to monitor the development of the crack length. Because the resulting images are saved, the results are verifiable and comparable. The procedure is limited to cracks initiating at the surface and is intended for fatigue tests under laboratory conditions. By visualizing the crack, the presented procedure allows direct observation of macrocracks from their formation until rupture of the specimen.

Digital image correlation is used in fatigue tests on a resonance testing machine to detect macroscopic cracks and monitor crack propagation in welded specimens. Cracks on the specimen surface become visible as increased strains.

לפצח ניטור בדיקת עייפות התהודה של דגימות מרותך באמצעות מתאם תמונה דיגיטלית

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...

Biomechanical Characterization of Human Soft Tissues Using Indentation and Tensile Testing

Regenerative medicine aims to engineer materials to replace or restore damaged or diseased organs. The mechanical properties of such materials should mimic the human tissues they are aiming to replace; to provide the required anatomical shape, the materials must be able to sustain the mechanical forces they will experience when implanted at the defect site. Although the mechanical properties of tissue-engineered scaffolds are of great importance, many human tissues that undergo restoration with engineered materials have not been fully biomechanically characterized. Several compressive and tensile protocols are reported for evaluating materials, but with large variability it is difficult to compare results between studies. Further complicating the studies is the often destructive nature of mechanical testing. Whilst an understanding of tissue failure is important, it is also important to have knowledge of the elastic and viscoelastic properties under more physiological loading conditions.
This report aims to provide a minimally destructive protocol to evaluate the compressive and tensile properties of human soft tissues. As examples of this technique, the tensile testing of skin and the compressive testing of cartilage are described. These protocols can also be directly applied to synthetic materials to ensure that the mechanical properties are similar to the native tissue. Protocols to assess the mechanical properties of human native tissue will allow a benchmark by which to create suitable tissue-engineered substitutes.

Tissue biomechanics is important for maintaining cell shape and function and for determining phenotype. This report demonstrates non-destructive mechanical protocols for characterizing elastic and viscoelastic properties of human soft tissues, which can be directly applied to tissue-engineered substrates to allow a close matching of engineered materials to native tissue.

אפיון ביומכנית של רקמות רכות אדם באמצעות זחה ו מתיחת בדיקה

Regenerative medicine aims to engineer materials to replace or restore damaged or diseased organs. The mechanical properties of such materials should ...

Bioengineering

Biomechanical Testing of Murine Tendons

Tendon disorders are common, affect people of all ages, and are often debilitating. Standard treatments, such as anti-inflammatory drugs, rehabilitation, and surgical repair, often fail. In order to define tendon function and demonstrate efficacy of new treatments, the mechanical properties of tendons from animal models must be accurately determined. Murine animal models are now widely used to study tendon disorders and evaluate novel treatments for tendinopathies; however, determining the mechanical properties of mouse tendons has been challenging. In this study, a new system was developed for tendon mechanical testing that includes 3D-printed fixtures that exactly match the anatomies of the humerus and calcaneus to mechanically test supraspinatus tendons and Achilles tendons, respectively. These fixtures were developed using 3D reconstructions of native bone anatomy, solid modeling, and additive manufacturing. The new approach eliminated artifactual gripping failures (e.g., failure at the growth plate failure rather than in the tendon), decreased overall testing time, and increased reproducibility. Furthermore, this new method is readily adaptable for testing other murine tendons and tendons from other animals.

The protocol describes efficient and reproducible tensile biomechanical testing methods for murine tendons through the use of custom-fit 3D printed fixtures.

בדיקה ביומכנית של הגידים של מורנה

Tendon disorders are common, affect people of all ages, and are often debilitating. Standard treatments, such as anti-inflammatory drugs, rehabilitation, ...

<meta charset="utf8"></head><body>הערכת עצם קליפת המוח באמצעות מכשיר BDAT אולטראסוני

Cortical Bone Assessment Using Ultrasonic Guided Waves: A Reproducibility Study in a Healthy Population

Fragility fractures are still a worldwide health burden in the context of population aging. In particular, the global number of hip fractures is expected to double between 2020 and 2050. Therefore, it is essential to detect patients at risk of fragility fracture at the population scale. The current golden standard is dual X-ray absorptiometry (DXA), providing the areal bone mineral density (aBMD). Ultrasonic devices, usually more portable and cheaper than X-ray devices, represent interesting DXA alternatives as screening tools. However, operator dependency is usually recognized as their main drawback. In this study, the measurement protocol of the bi-directional axial transmission (BDAT) ultrasonic device is presented in detail. The dedicated ultrasonic probe is placed at the one-third distal radius of the non-dominant forearm using conventional coupling gel. The guided interface provides in quasi-real time (about 2 Hz) four parameters of interest: velocities of the first arriving signal (vFAS) and the A0 mode (vA0),&#160;cortical thickness (Ct.Th) and porosity (Ct.Po), as well as four quality parameters. The operator moves the probe slowly at the measurement site, carefully observing the feedback provided by the interface until finding a stable position and starting a series of 10 acquisitions. When at least four consistent series are obtained, the measurement ends, and an automatic report is generated. The measurement usually takes about 5 min to complete. To determine the robustness of this protocol, a reproducibility study was conducted among 3 operators (one expert and two novices) and 14 healthy participants (6 women, 8 men, 21-53 years old). The intraclass correlation coefficients (ICC) were found good for vA0 (0.76), Ct.Po (0.80) or excellent for Ct.Th (0.87) and vFAS (0.91). The standard deviations were found to be less than 10% of the total ranges in clinical practice.

<meta charset="utf8"></head><body>הערכת עצם קליפת המוח באמצעות גלים מונחים קוליים: מחקר שחזור באוכלוסייה בריאה

Here, we present the measurement protocol of the bi-directional axial transmission (BDAT) ultrasonic device in detail and test it in a reproducibility study, considering 14 healthy participants and 3 operators. Reliability, measured with the intraclass correlation coefficients (ICC), was good to excellent for four parameters of interest.

הערכת עצם קליפת המוח באמצעות גלים מונחים קוליים: מחקר שחזור באוכלוסייה בריאה

Fragility fractures are still a worldwide health burden in the context of population aging. In particular, the global number of hip fractures is expected ...

עייפות אולטראסאונד בדיקה במצב מתח דחיסה

Summary

Explore More Videos

PLAYLIST