Vynález sa týká zariadenia pre urýchlené vytVorénie únavovej trhliny v sRúšobných telesách s vrubom.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for accelerated fatigue crack formation in notch bodies.
Skúšobné telesá s vrubom, ktoré majú rozměry a tvar určený ČSN 42 0347 alebo rozměry a tvar určený polotovarom a cieími skúšok; před zisťovaním kritickej lomovej húževnatosti K,c alebo před zisťovaním základnej prahovej amplitúdy súčinitela intenzity napatia Kapz sa musia opatřit únavovou trhlinou s definovaným rozmerom na únavovom stroji s pracovnou frekvenciou od 0,1 Hz do 200 Hz, připadne podfa F. Schlátovho patentu WP 108 820 [Kl. 42 K, 34/04 (NDR)], kde se používá elektromagneticky vybudená zaťažovacia sila na vzorky vo frekvenčnom rozsahu do 300 Hz. Čas pre vytvorenie únavovej trhliny, podta napaťovej úrovně opakovaného zaťažovania, je až 15 hodin. Pri zvýšehej napSťovej úrovni je tento čas kratší, ale únavová trhlina má relativné vel'kú plastickú zónu před svojim čelom a jej čelo je relativné tupé.Notched test pieces having the dimensions and shape specified by ČSN 42 0347 or the dimensions and shape determined by the semi-finished product and the objectives of the tests; before determining the critical fracture toughness K, c, or before determining the basic threshold amplitude of the Kapz stress intensity factor, a fatigue crack with a defined dimension on the fatigue machine with an operating frequency of 0.1 Hz to 200 Hz shall be provided, as required by F. Schlát's patent WP 108 820 [Kl. 42 K, 34/04 (NDR)], where electromagnetically excited sample force is used in the frequency range up to 300 Hz. The time to build a fatigue crack, the stress level of the repeated load, is up to 15 hours. At an elevated tension level, this time is shorter, but the fatigue crack has a relatively large plastic zone in front of its face, and its forehead is relatively blunt.
Uvedené nedostatky odstraňuje zariadenie pre urýchlené vytvorenie únavovej trhliny v skúšobných telesách s vrubom podfa tohto vynáfezu tak, že na statické alebo opakované zaťažovanie v skúšobnom stroji sa superponuje ultrazvukové vlnenie s frekvenciou od 16 kHz do 100 kHz prostredníctvom časti vlnovodu, ktoré zabezpečujú vznik rezonancie. Přídavné ultrazvukové zaťažovanie namáha materiál před čelom trhliny bud ťahom—tlakom alebo striedavým ohybom. Súčasné působenie statického alebo opakovaného zaťažovania s ultrazvukovým zatažovaním umožňuje čas pre vytvorenie únavovej trhliny skrátiť na 15 min, pričom únavová trhlina má ostré čelo a plastická zóna má rozměr 2 až 5 rozmerov zrna. Po ciachqvaní umožňuje, na základe merania rezonančnej frekvencie sústavy zloženej zo vzorky, častí vlnovodu a meničov, určovat dlžku únavovej trhliny.The above drawbacks are eliminated by the device for accelerating fatigue cracking in the notched test specimens such that ultrasonic waves with a frequency of 16 kHz to 100 kHz are superimposed on the test machine through a portion of the waveguide that provides resonance. Additional ultrasonic loading loads the material in front of the crack face either by pulling - pressure or alternating bending. The simultaneous application of static or repeated ultrasonic loading allows the time for fatigue crack formation to be reduced to 15 min, while the fatigue crack has a sharp face and the plastic zone has a dimension of 2 to 5 grain sizes. After calibration, it allows, based on the measurement of the resonance frequency of a system composed of a sample, waveguide parts and transducers, to determine the fatigue crack length.
Na výkresoch je na obr. 1 znázorněný příklad realizácie zariadenia podfa vynálezu pre ultrazvukové přídavné zaťažovanie ťahom—tlakom prěd vrubom. Na obr. 2 je přiklaď ffeaiižáeiě zariadenia podfa vynálezu pre ultrazvukové přídavné zaťažovanie Striedavým ohybom před vrubom. Záfiáďěhie pre urýchlené vytvorenie únavovej trhliny 1 v skúšobných telesách 2 s vrubom 3 využívá statické alebo opakované zaťažovanie vyvodžované cez závěsy 4 skúšobného stroja a připojené časti vlnovodu β a ultrazvukové meniče 5. Akustické vlastnosti a dížky časti vlnovodu 6 a telesa 2, ktoré sú přepojené například skříňkovými spojmi, vytvárajú podmienky pre vznik stojatej vlny s dížkou 7 pri frekvencii od 16 kHz do 100 kHZ. V mieste před čelom vrubu 3 okrem koncentrácie napatia od statického alebo opakovaného namáhania je maximum amplitúdy napatia typu tah—tlak od stojatej vlny ultrazvuku, ktoré VýVoláva urýchlenie vzniku a šírenia sa únavovej trhliny 1 (obr. 1). Pre vytvorenie přídavného ohybového zaťažovania od ultrazvukových kmitov sa ku skúšobnému telesu 2 pripoja rezonančně sústavy, zložené z ultrazvukových meničov 5 a častí vlnovodu 6, pričom dížka častí vlnovodu 6 a hrúbka skúšobného telesa 2 predstavujú rezonančnú dlžku 7. Ultrazvukové meniče 5 pracujú v protifáze. Superpozícia statického alebo opakovaného zaťažovania s maximom amplitúdy napatia od ohybu vyvolaného posobením ultrazvuku Vyvolávajú urýchlenie vzniku a šírenia sa únavovej trhliny 1 (obr. 2).In the drawings, FIG. 1 shows an embodiment of the apparatus according to the invention for ultrasonic additional tensile loading. FIG. 2 shows the apparatus of the invention for ultrasonic additional loading by alternating bending before the notch. The acceleration cracks 1 in the test pieces 2 with notch 3 utilizes static or repeated loads exerted by the test machine hinges 4 and the attached waveguide parts β and the ultrasonic transducer 5. The acoustic properties and lengths of the waveguide 6 and body 2, e.g. cabinet connections, create conditions for standing wave with a length of 7 at a frequency of 16 kHz to 100 kHz. In place of the notch face 3, in addition to the stress concentration from static or repetitive stress, the maximum amplitude of the tension strain is thrust-pressure from the ultrasound wave that induces acceleration of fatigue crack propagation and propagation 1 (Fig. 1). In order to create additional bending loads from the ultrasonic oscillations, the resonant assemblies composed of ultrasonic transducers 5 and the waveguide parts 6 are connected to the test body 2, the length of the waveguide parts 6 and the thickness of the test body 2 being the resonance length 7. Superposition of static or repetitive loading with maximum amplitude of tension from bending induced by ultrasound. Induce acceleration of fatigue crack propagation and propagation 1 (Fig. 2).
Zariadenie pre urýchlené vytvorenie únavovej trhliny v skúšobných telesách s vrubom možno s výhodou využit aj pre hodnotenie základnej prahovej amplitúdy súčinitela intenzity napátia při superpozici! statického alebo opakovaného zaťažovania s vysokofrekvenčným cyklickým zaťažováním s frekvenciou od 16 kHz do 100 kHz, ale aj pre hodnotenie rýchlosti šífenia únavových trhlin v týchto podmienkach zatažovania. Skúšanie sa může uskutočniť vb zvolených teplotnýčh podmienkach a pri působení rozličných prostředí.The device for accelerated fatigue crack formation in notched test specimens can also be advantageously used to evaluate the basic threshold amplitude of the stress intensity factor at superposition! static or repeated high frequency cyclic loading at a frequency of 16 kHz to 100 kHz, but also for assessing the rate of fatigue crack propagation in these loading conditions. Testing may be carried out in the selected temperature conditions and under different environmental conditions.