Name: ultrasonic fatigue testing in the tension-compression mode
Uploaded: 2018-03-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode at JoVE.com

İş projeleri tarafından desteklenmiştir: "Žilina - 2nd faz Üniversitesi Araştırma Merkezi", ITMS 313011D 011, Milli Eğitim Bakanlığı, bilim ve spor Slovak Cumhuriyeti ve Slovak Bilimler Akademisi, bilimsel Grant ajansı verir No: 1/0045 / 17, 1/0951/17 ve 1/0123/15 ve Slovak araştırma ve geliştirme ajansı, hibe No APVV-16-0276.

Not: bir özdeş rezonans frekansı Ultrasonik Test sistemi olarak olması her numune'nın geometri seçilebilir ve test edilmiş malzeme, mekanik ve fiziksel özellikler göre hesaplanan gerekir.

1. yorgunluk Test örnek boyutları tespiti
Not: Standart "kum saati" gerilim-sıkıştırma numune Geometriyle tanımlanmış temel boyutlarını, şekil 1' de gösterilen. L ve m boyutları hesaplanan, gerekir boyutları d, D ve r kullanıcı tanımlı (bağımsız), doğru rezonans frekansı (bağımlı) şartlarına göre iken. Ölçüm uzunluğu l sadece D, d, r, arasındaki geometri oranı kaynaklanır ve kolaylıkla hesaplanan veya bir bileşen modeli elde; Böylece, bir nesnenin daha fazla tartışma olmayacak.
<ol><li>
Bağımsız boyutlarının belirlenmesi Not: Numune (d, D, r) temel boyutlarını malzeme parametreleri ve test koşullarına göre seçilir.<ol>
<li>Malzeme test etmek için gerekli hacmine göre ölçüm çapı d belirlemek. İç hiçbir kusurları ile homojen Mikroyapı söz konusu olduğunda küçük bir ölçer çapının tercih edilir. (Boşluklar ve döküm malzemeleri shrinkages gibi) önemli iç kusurları olan bir malzeme olması durumunda daha büyük bir ölçer çapının gereklidir. Ölçüm çapı d genellikle 5 mm 3 mm dir.</li>
		<li>Baş çapı D mevcut deneysel malzeme büyüklüğüne göre belirleyin. Kullanılan kafa çapı D genellikle 15 mm için 10 mm boyundadır. Not: Büyük D , baş uzunluğu (M) daha kısa olacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Numune'nın göstergesi uzunluğu gerekli mekanik stres dağıtım göre ölçüm yarıçapı r belirlemek. Büyük ölçüm çapı r , yumuşak mekanik stres dağıtım. Bir sık kullanılan ölçüm yarıçap r olan 20 mm veya r = 32 mm =. Not: Büyük r , uzun süre örnek olacak.</li>
	<li>
Bağımlı boyutlarının belirlenmesi
	<ol>
<li>Dalga numarasını K göre aşağıdaki formül9,18belirleyin: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq1.jpg"> Not: Burada fr ultrasonik sistem (Hz), ρ rezonans frekansı güç yoğunluğu (kg m-3) ve Ed dinamik modülü elastisite (kg m-3).</li>
		<li>Ölçüm RADIUS hiperbolik yaklaşım göre aşağıdaki formül9,19belirleyin: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq2.jpg"> Not: L göstergesi uzunluğu (m) İşte, D kafa çapı (m) ise d ölçüm çapı (m) (şekil 1).</li>
		<li>Aşağıdaki formül9,18göre etkili merkezcillik belirleyin: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq3.jpg"> Not: Burada A denklem (2) tarafından belirlenen hiperbolik yaklaşım (m-1), ve K dalga (1) ifadesi göre belirlenir (-) arasında bir sayıdır.</li>
		<li>Kafa (L) aşağıdaki denklem9,18göre belirlemek: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq4.jpg"> Not: Burada K dalga (-) baz alınarak ifade (1) göre point 1.2.1, β denklemi (3) tarafından belirlenen etkili merkezcillik (m-1) ise l göstergesi uzunluğu (m) (şekil 1).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. mekanik stres numune ölçüm uzunluğunu hesaplanması
<ol><li>Norming geometrik faktörü belirlemek <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> göre aşağıdaki denklem9,18: <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq6.jpg">
</li>
	<li>Deformasyon genlik ɛ göre aşağıdaki denklem9,18belirleyin: <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq7.jpg"> Not: Burada <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq5.jpg"> geometrik faktörü (-) ve u ücretsiz numune (m) sonuna gerekli deplasman genliği.</li>
	<li>Mekanik stres genlik σbir aşağıdaki denklem9,18göre belirler: <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57007/57007eq8.jpg"> Not: Burada ɛ ifade (5) göre belirlenen deformasyon genlik (-), ve Ed dinamik modülü elastisite (kg m-3). Hesaplanan mekanik stres çok düşükse, bu deplasman genlik u (m), artırmak gereklidir ve ahlak bozukluğu çok yönlü.</li>
</ol>3. üretim işlemleri işleme ile numune
<ol><li>Nedeniyle çeşitli küçük sapmalar ideal bir şekil üzerinden işlenmiş örneklerin numuneler uzun kafa, genellikle L + 0,5 mm ile üretmekteyiz.</li>
</ol>4. örnek ultrasonik sistem ile rezonans sıklığı uyumlaştırılması
Not: Uyum ultrasonik akustik sonotrode ile uyum içinde doğru rezonans frekansı elde etmek için ideal, hesaplanan şekilden gerçek örnek çeşitli küçük sapmalar Dengeleme işlemidir.
<ol><li>Numune uygun mekanik stres verebilmektedir gerekli deplasman aralığı göre akustik sonotrode, uygun türü seçin. Not: Böylece her tür sonotrode tasarlanmış ve farklı deplasman aralığının ayarlanması, uygun sonotrode Bölüm 2 göre hesaplanan gerekli deplasman genlik göre seçilir.</li>
	<li>
Sonotrode piezo-elektrik dönüştürücü üzerinde bağlayın.
	<ol>
<li>Alt gelene bağlantı vida sonotrode üzerinde orta delik içinde canı cehenneme.</li>
		<li>Sonotrode yüzünde akustik jel yayıldı. Not: Jel az miktarda kullanılır, mekanik dalga piezo-elektrik dönüştürücü ve sonotrode arasında aktarımını artıran yüzey düzensizliği doldurmak yeterli.</li>
		<li>Sonotrode piezo-elektrik dönüştürücü canı cehenneme.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ultrasonik sistem gerçek sıcaklıkta belirli sistem rezonans frekansını ölçmek için bağlı sonotrode ile bir piezo elektrik dönüştürücü ile çalıştırın.<ol>
<li>Ultrasonik Test yazılımı (örneğin, Win20k) çalıştırın.</li>
		<li>"Model" kutusundaki açılır menüsünde kullanılan sonotrode türünü seçin.</li>
		<li>Belirli sonotrode için en düşük olası deplasman genlik "Genlik" kutusuna girin.</li>
		<li>"Başlat" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>"Frekans" kutusunda sisteminin gerçek rezonans frekansı okuyun.</li>
		<li>"Kes" düğmesini tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sonotrode sonundaki örnek bağlayın.<ol>
<li>Alt gelene bağlantı vida numune Merkezi deliğe canı cehenneme.</li>
		<li>Sonotrode için numune canı cehenneme.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ultrasonik sistem takılı sonotrode ve belirli sistem gerçek sıcaklığında rezonans frekansını ölçmek için örnek bir piezo elektrik değiştirmek ile çalıştırın.<ol>
<li>Ultrasonik Test yazılımı çalıştırın.</li>
		<li>"Model" kutusundaki açılır menüsünde kullanılan sonotrode türünü seçin.</li>
		<li>Belirli sonotrode için en düşük olası deplasman genlik "Genlik" kutusuna girin.</li>
		<li>"Başlat" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>"Frekans" kutusunda sisteminin gerçek rezonans frekansı okuyun.</li>
		<li>"Kes" düğmesini tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sistemi monte numune ile rezonans frekansını örnek olmadan daha düşük olduğunda, numune'nın kafa yüzleri keserek örnek kitle azaltmak. Not: Takılı bir numune ile rezonans frekansı yüksek ise, test koşulları değiştirmek istiyorsunuz ölçer çapı dazaltmak gerekli olacaktır. Bu 0,5 mm uzunluğu üretim süreci içinde başkanları eklenir olmasıdır.<ol>
<li>Sonotrode örnek ayırın.</li>
		<li>Örnek bir Torna monte ve 0,1 mm ilk baş yüz çevirmek.</li>
		<li>Örnek bir Torna monte ve 0,1 mm ikinci kafa yüz çevirmek.</li>
		<li>Adımı yineleyin rezonans frekansı tolerans ± içinde olana 4,6 10 Hz.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. son Sonotrode önce yorgunluk Test için numune montajı
<ol><li>Akustik jel sonotrode ve örnek arasında bağlantı oluşturmak için yüzleri uygulayın.<ol>
<li>Alt gelene bağlantı vida numune Merkezi deliğe canı cehenneme.</li>
		<li>Numune yüzünde akustik jel yayıldı. Not: Sadece küçük bir miktar akustik jel usulsüzlük yüzeyinde akustik dalga transfer sonotrode numune geliştirmek için doldurmak için kullanılır.</li>
		<li>Sonotrode için numune canı cehenneme.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. numune için soğutma sistemi çalıştırmak
<ol><li>Hava soğutma kullandıysanız, hava akımı doğrudan numune ölçüm uzunluğunu orta üzerinde odaklanmak ve 20 için bekleyin s, hava akımı akışının numune karışırlar.</li>
	<li>Soğutma suyu kullanılırsa, su püskürtme uçlarını en iyi başı örnek olarak odaklanmak ve su sorunsuz kavitasyon önlemek için ölçüm uzunluğu boyunca akar böylece akışı yoğunluğunu ayarlayın. Not: Örnek su veya yağ batış de mümkündür, ancak bu yalnızca kısa bir süre için kullanılabilir yorgunluk çatlamak başlatma sürecini hızlandırır önemli kavitasyon etkisi nedeniyle sınar.</li>
</ol>7. soğutma sistemi Piezo elektrik dönüştürücü çalıştırmak
<ol><li>Hava akımı Vanayı aç ve aralığı 0.5 ve 1 bar arasında basınç ayarlayın.</li>
</ol>8. gerekli deplasman genlik testi
<ol><li>Ultrasonik Test yazılımı çalıştırın.</li>
	<li>"Model" kutusundaki açılır menüsünde kullanılan sonotrode türünü seçin.</li>
	<li>İstenen deplasman genlik için belirli sonotrode "Genlik" kutusuna girin.</li>
	<li>"Başlat" düğmesini tıklatın.</li>
</ol>9. yorgunluk çatlamak başlatma ve yayılma
<ol><li>Bu yorgunluk çatlamak başlatma ve yayılma kesiti bir parçası aracılığıyla, sistem dışında rezonans frekansı değiştirdi ve test doğal olarak sonlandırıldı sonra gözlemlemek.</li>
	<li>Test döngüleri, yükleme istenen sayı ulaştıktan sonra bir kırığı olan sona erdirirseniz (çalışma dışarı bir testtir) "Stop" düğmesine ultrasonik test yazılımı kullanarak sonlandırmak.</li>
</ol>10. Sonotrode örnek kaldırma
<ol><li>Ultrasonik sonotrode örneği kapalı canı cehenneme.</li>
</ol>11. statik kuvvet kırılma yükleme
<ol><li>Kesit kalan bir statik yükleme makine kullanımı ile kırık için statik yükleme kuvvet kullanın. Not: Vektör ve türü statik kırık için yükleme gücünün yorgunluk kırığı yüzey tutarlı karakter olması yükleme türü ile karşılık gelmelidir.</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>

İfşa etmek yok.

Ultrasonik yorgunluk test ultra yüksek döngüsü bölgesinde yapısal malzemelerin test sağlayan birkaç yöntemlerinden biridir. Ancak, numune şekli ve boyutu ile ilgili olarak rezonans frekansı çok sınırlıdır. Örneğin, eksenel yükleme modunda ince yaprak test genellikle mümkün değildir. Buna ek olarak, büyük örnekleri test genellikle test etme makineleri gibi güç sağlamaz ve özel bir ultrasonik sistem tasarımı gerektirecektir çünkü mümkün değildir.
Uygun tasarım, hesaplama ve numune uyumlaştırılması göz ardı, modern ultrasonik jeneratörler ultrasonik dalga modüle ve başarılı bir şekilde bir örnek biraz farklı boyutları ile rezonansa mümkün olduğunda bile. Ancak, bu bir kayma göstergesi uzunluğu orta kısmı uzak ultrasonik dalga düğümünün neden olur ve sonra örnek ölçüm uzunluğunu düzgün yüklü değil. Aynı nedenle, büyük bir dikkatle test numune ile ilgili her iki eksen simetri sağlamak için alınması gerekiyor.
Korelasyon yüksek frekanslarda geleneksel test cihazlarda düşük frekans yükleme ile elde edilen verilerle yapılan test sonuçları hakkında büyük bir toplantısı yapıldı. Birçok test, düşük frekanslarda elde akıcı bir şekilde genişletilmiş sonuçları testi sonuçlarını yüksek frekans ve de sonuçları bir kısmı üst üste, ne zaman aynı yükleme modunu10olarak göstermiştir. Daha sonra bu genellikle yükleme sıklığını yorgunluk özellikleri belirleme parametresi değil ama deformasyon hızı olduğunu ve küçük ile yükleme olarak benzer deformasyon oranları düşük frekansta büyük deformasyonlar yükleme sağlar anlaşılmıştır deformasyonlar yüksek frekansta. Ancak, bu neden bu teknik testler deformasyon genlikleri küçük nerede yüksek ve ultra yüksek esas olarak döngüsü bölgesinin aralıktaki için kullanılabilir ana nedenidir. Bu yöntem daha yüksek hızda işlem daha benzer yükleme koşulları sağladığından işlemi frekansları çeşitli bileşenlerinin bir artış bu tartışma daha az önemli, de, yaptı.
Test edilmiş malzeme iç Sönüm yeteneğini test sırasında üretilen ısı miktarını belirler (iç sönümleme 's yeteneği malzemenin mekanik enerji ısı dönüştürmek için). Yetersiz soğutma söz konusu olduğunda, ölçüm uzunluğu önemli ölçüde, hangi bir yorgunluk çatlamak test edilmiş malzeme daha düşük mekanik özellikleri nedeniyle yüksek sıcaklıklardaki inisiyasyon hızlandırır ısıtılır. En alüminyum ve Magnezyum alaşımlar durumunda soğuk hava akışı numune test sırasında soğutmak yeterlidir. Çelik, nikel ve titanyum alaşımları gibi daha yüksek dahili Sönüm kapasiteli malzemeler için sıvı soğutucu akışı kullanılır. Çünkü boşlukları test sonuçlarını geçersiz kılabilir belgili tanımlık çatlamak, inisiyasyon hızlandırmak ile sıvı soğutma soğutma sırasında kaçınılması gereken kavitasyon göstergesi uzunluğu orta kısmında vardır.
Yorgunluk testleri geleneksel test cihazları en kesit tam bir kırık ile son. Numune kesit sürekli büyüyen çatlamak yanında bir sözde "kritik kesit için" azalır sonra bir döngü içinde kırılmış ve statik bir kırık bir karakteri vardır o zaman örnektir. Çatlak uzunluğu rezonans frekansı sistemden sertlik testi doğal bir fesih neden titreşimli durur vardiya bir kritik uzunluğu ulaştığında ultrasonik sürecinde, test. Bu kritik kesit ulaşmak mümkün değildir ve test sonra yapay olarak gerçekleştirilen bir tam kırık ile bitmiyor anlamına gelir. Yorgunluk çatlamak beri düzgün yorgunluk örnekler (olmadan yapay bir çentik) temsil eder fazla kırık, ne zaman döngüleri gibi yüksek bir sayı olarak döngü sayısı %95 başlama, fark önemsiz olarak kabul edilir.
Ultrasonik yorgunluk test koşulları yüksek hızlı yükleme simülasyonu sağlar ve test zaman azaltır bir çok önemli, yöntemdir. Bu protokol için en kritik noktaları, olanakları ve endüstriyel işlemde malzeme araştırma ve güvenlik doğrulama başarılı uygulamalar için yönteminin sınırlamalarını vurgulanır.

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 yıl2,3için 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 döngüsü13,14, Gerilim - Gerilim döngüsü15, 3 sayı15, bükme ve orada da birkaç çalışmalar için15,16 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.

<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

Ultrasonik yorgunluk test ultra yüksek döngüsü Bölge özelliklerinde yorgunluk soruşturma sağlayan birkaç yöntemlerinden biridir. Bu yöntem rezonans frekansını 20 kHz yakın boyuna titreşim için numune açığa dayanır. Bu yöntemin kullanılması ile zaman geleneksel test cihazları genellikle küçük 200 Hz frekanslarda çalışmaya göre test için gereken süreyi önemli ölçüde azaltmak amaciyla mümkündür. Bu turbo pompalar jet motorları veya araba bileşenleri tarafından deneyimli gibi yüksek hız koşullarında işlemi sırasında malzeme yükleme benzetimi yapmak için de kullanılır. Test sonuçlarını üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir son derece yüksek deformasyon oranları olasılığı nedeniyle yüksek ve ultra yüksek döngüsü bölgedeki sadece çalıştırmak gereklidir. Örnek şekil ve boyutları dikkatle seçilmiş ve ultrasonik sistemin rezonans durumu yerine getirmek için hesaplanan zorunda; Bu nedenle, tam bileşenleri veya rasgele şekli örnekleri test etmek mümkün değildir. Önce her test, telafi etmek için ideal bir gerçek şeklinin sapmalar numune ultrasonik sistem frekans ile uyum gereklidir. Sistem sertliği yeterince rezonans sistemden kaydırmaya değiştiğinde test inisiyasyon ve belirli bir süre için çatlak yayılması sonra otomatiken kapanır numune toplam bir kırık kadar bir test çalıştırma olanağı yoktur frekans. Bu el yazması 20 kHz yakın bir frekansta mekanik rezonans yüksek frekanslı ultrasonik yorgunluk ile yükleme özelliklerini kullanmak malzemelerin yorgunluk değerlendirilmesi işlemini açıklar. Protokol örnek tasarımı, stres hesaplama, performans testi ve son statik kırık rezonans frekansı ile uyumlaştırılması dahil olmak üzere doğru bir test için gereken tüm adımları ayrıntılı bir açıklamasını içerir.

Yorgunluk test sonuçlarında stres, devir, yükleme numarası yükleme ve testi sonlandırma karakteri (kırık veya Çalıştır-out) nerede sonuçları 50CrMo4 yorgunluk yaşam su ve sertleştirilmiş çelik sağlanan Tablo 1' de görülebilir. En sık görülen yorgunluk hayat test sonuçlarını sözde S - yorumudur N Arsa (S - stres, N - döngü sayısı), olarak da bilinen Wöhler'ın arsa. Uygulamalı yükleme Stres yorgunluk hayat bağımlılığını tarihsel olarak verilen ters ekseni, nerede (stres takılması) bağımsız değeri y ekseni üzerinde ve bağımlı değeri (döngü sayısı) x ekseni üzerinde bulunan bir diyagramdaki çizilir. Uygulanan19 yorgunluk hayat sonuçlar regresyon çözümlemesi türleri vardır ve bir uyum diyagrama eklenir diye, yaygın S - denir N eğrisi. Ancak, sadece bir veri uyum içerir özgün arsa ile hiçbir fark vardı. Test bir kırık ile bitmiyor ve döngüleri zarar vermeden yükleme gerekli sayısını ulaştıktan sonra sonlandırılmadan, bu sonuç bir çalışma-out denir ve genellikle okla işaretli S-N ın arsa. Şekil 2 gösterir tipik bir S - N arsa üç test çeliklerin: Hardox 450, Strenx 700 MC ve S355 J2.
Buna ek olarak, örneklerin kırık yüzeyler, genellikle elektron mikroskobu (SEM), nerede karakter yorgunluk çatlamak başlatma ve yayma tespit ve yorumlanır tarama kullanım ile analiz edilir. Ultrasonik yorgunluk 50CrMo4 test söndürülür ve çelik temperli sonra şekil 3 yorgunluk kırığı yüzey gösterir. Belgili tanımlık çatlamak ücretsiz numune yüzeyinde başlatılan ve ultrasonik sistemin rezonans frekansı (karanlık alan) dışarı kaymıştır kadar kesit yayılır. Sonuç olarak, çapraz bölümün geri kalanında statik rakam üst kısmında hafif alan oluşturan yükleyerek kırılmış oldu. Şekil 4 haddelenmiş AW 7075 - T6511 alüminyum alaşım yorgunluk çatlamak yayılma alanını gösterir. Şekil 5 örnek sıvı (distile su ile Anti-korozyon inhibitörü, oda sıcaklığında) soğutma içine batış nedeniyle yüzey üzerinde oluşturulan bir kavite uzun süredir sınava (birkaç saat) gösterir. Kavite yorgunluk çatlamak başlatma hızlandırılmış ve bu test sonucu geçerli olarak kabul edilemez.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57007/57007fig1.jpg"> Resim 1 : Standart gerginlik-sıkıştırma ultrasonik yorgunluk test örnek çizim. Boyutları aşağıdaki gibi tanımlanır: d -ölçmek çapı, D - kafa çapı, r - ölçer RADIUS, L - baş uzunluğu, l - göstergesi uzunluğu. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57007/57007fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57007/57007fig2.jpg"> Resim 2 : S - N arsa Hardox 450, Strenx 700 MC ve S355 J2 çelik. Çalıştır-out test ok tarafından işaretlenir. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57007/57007fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57007/57007fig3.jpg"> Şekil 3 : Kırık 50CrMo4 çelik numune yüzey niteliği 365 MPa yüklü ve 1,97 × 10'dan sonra kırılmış 8 döngüsü yükleme. Ücretsiz numune yüzeyinde başlatılan kırık. Kırık yüzey alan istikrarlı yorgunluk çatlamak yayılma (karanlık alan) ve kararsız çatlamak yayılım, sözde statik kırık (açık alan) alan oluşur. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57007/57007fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57007/57007fig4.jpg"> Şekil 4 : AW 7075 alüminyum alaşım numune yorgunluk çatlamak yayılmasında 203 MPa yüklü ve 8.3 × 10'dan sonra kırılmış 6 döngüsü yükleme. Belgili tanımlık çatlamak transcrystalline yorgunluk mekanizması ile yayılır ve kırık yüzey band-tür karakteri bir güçlü deformasyon doku Ekstrüzyon üretim işleminde malzemenin sonra sonucudur. Oku yorgunluk çatlamak yayma yönünü gösterir. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57007/57007fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57007/57007fig5.jpg"> Şekil 5 : Uygunsuz bir soğutma işlemi kullanıldığında 50CrMo4 çelik numune yüzeyinin kavite. Örnek sıvı (distile su ile Anti-korozyon inhibitörü, oda sıcaklığında) sular altında. Çünkü onlar gibi stres konsantrasyon çentikler hizmet boşlukları yorgunluk çatlamak başlatma sürecini hızlandırmak, böylece bu yorgunluk test sonucu geçerli değil. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57007/57007fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Numune No</td>
			<td>Stres genlik</td>
			<td rowspan="2">Döngüleri yükleme sayısı</td>
			<td rowspan="2">Sonuç</td>
		</tr>
<tr>
<td>(MPa)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>449</td>
			<td>1.22 × 107
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>505</td>
			<td>4,87 × 106
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>421</td>
			<td>2.08 × 107
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>449</td>
			<td>8.50 × 106
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>421</td>
			<td>1.59 × 107
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>393</td>
			<td>8.90 × 107
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>365</td>
			<td>1.22 × 108
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>8</td>
			<td>337</td>
			<td>2,39 × 108
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>9</td>
			<td>337</td>
			<td>5,55 × 108
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td>309</td>
			<td>7,28 × 108
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
<tr>
<td>11</td>
			<td>365</td>
			<td>1.97 × 108
</td>
			<td>Kırık</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: 50CrMo4 çelik sonuçlarını yorgunluk yaşam analizi ultrasonik yorgunluk sınayarak. Yorgunluk yaşam sonuçları uygulanan yükleme stres üzerinde yükleme döngü sayısı bağımlılığı temsil eder. Hiçbir yorgunluk kırığı İstenen sayıdan sonra döngüleri yükleme oluştuğunda testin kırığı olan veya çalışma dışı sonlandırabilirsiniz.

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

Ultrasonik yorgunluk Aksiyel gerginlik-sıkıştırma yükleme modunda yüksek ve ultra yüksek döngüsü bölgedeki test için bir protokol.

Ultrasonik yorgunluk gerginlik-sıkıştırma modunda test

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

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Bending

SCIENTISTS IN ACTION

10.6K Görüntüleme.  University of Žilina. Ultrasonik yorgunluk Aksiyel gerginlik-sıkıştırma yükleme modunda yüksek ve ultra yüksek döngüsü bölgedeki test için bir protokol.

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.

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

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

Mühendislik

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.

Ultrasonik Yağlama üzerinde deneyler bir piezoelektrik destekli tribometre ve Optik profilometre kullanma

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.

Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

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.

Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

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.

Dijital görüntü korelasyon ile orta gerilim oranı malzeme karakterizasyonu

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.

Dijital Görüntü Korelasyonkullanılarak Kaynaklı Örneklerin Rezonans Yorulma Testinde Çatlak İzleme

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.

Girinti ve Çekme Test Kullanarak İnsan Yumuşak Doku biyomekanik Karakterizasyonu

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

Biyomühendislik

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.

Murine Tendonunun Biyomekanik Testi

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>Ultrasonik BDAT Cihazı Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi

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>Ultrasonik Kılavuzlu Dalgalar Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi: Sağlıklı Bir Popülasyonda Tekrarlanabilirlik Çalışması

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.

Ultrasonik Kılavuzlu Dalgalar Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi: Sağlıklı Bir Popülasyonda Tekrarlanabilirlik Çalışması

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

Ultrasonik yorgunluk gerginlik-sıkıştırma modunda test

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

Ultrasonik Yağlama üzerinde deneyler bir piezoelektrik destekli tribometre ve Optik profilometre kullanma

Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

Dijital görüntü korelasyon ile orta gerilim oranı malzeme karakterizasyonu

Dijital Görüntü Korelasyonkullanılarak Kaynaklı Örneklerin Rezonans Yorulma Testinde Çatlak İzleme

Girinti ve Çekme Test Kullanarak İnsan Yumuşak Doku biyomekanik Karakterizasyonu

Murine Tendonunun Biyomekanik Testi

Ultrasonik Kılavuzlu Dalgalar Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi: Sağlıklı Bir Popülasyonda Tekrarlanabilirlik Çalışması

Ultrasonik Kılavuzlu Dalgalar Kullanılarak Kortikal Kemik Değerlendirmesi: Sağlıklı Bir Popülasyonda Tekrarlanabilirlik Çalışması