Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Ispitivanje proizvodaMjerenje zaostalih naprezanja
doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje zaostalih naprezanja
Pojam zaostalih naprezanjaMjerenje difrakcijom x-zrakaMjerenje mjernim trakama
k l k
Mjerenje zaostalih naprezanja 2/36
Mjerenje krtim lakovimaMjerenje fotoelastičnom oblogomMjerenje ultrazvukom
Ispitivanje proizvoda
Pojam zaostalih naprezanja
Zaostala naprezanja su naprezanja koja ostaju unutar komponente ili strukture nakon što se uklone sve vanjske sile
Mjerenje zaostalih naprezanja 3/36
što se uklone sve vanjske sile koje na nju djeluju
Mogu biti naprezanja na pritisak (negativna) ili na zatezanje (pozitivna)
Ispitivanje proizvoda
Pojam zaostalih naprezanja
Naprezanja se mogu razložiti na normalna (djeluju okomito na površinu) i na tangencijalna (djeluju paralelno površini)
Mjerenje zaostalih naprezanja 4/36
(djeluju paralelno površini)U svakoj
tački ima 6 nezavisnih komponenti naprezanja
Ispitivanje proizvoda
Pojam zaostalih naprezanja
Zaostala naprezanja nastaju nakon plastične deformacije usljed mehaničkih ili termičkih opterećenja ili usljed faznih
Mjerenje zaostalih naprezanja 5/36
opterećenja ili usljed faznih promjena
Mehanički i termički procesi koji djeluju na komponentu u eksploataciji također mogu izazvati zaostala naprezanja
Ispitivanje proizvoda
Pojam zaostalih naprezanja
Zaostala zatezna naprezanja otvaraju pukotine i povećavaju propagaciju pukotine
Zaostala naprezanja na pritisak
Mjerenje zaostalih naprezanja 6/36
Zaostala naprezanja na pritisak zatvaraju pukotinu i usporavaju njenu propagaciju
residual stress eigenspannung
2
Ispitivanje proizvoda
Pojam zaostalih naprezanja
Zaostala naprezanja se sastoje od kombinacije 3 tipa naprezanja:Tip I: Makro-naprezanja Tip II: Mikro-naprezanja veličine
Mjerenje zaostalih naprezanja 7/36
Tip II: Mikro naprezanja veličine zrna (usljed anizotropije zrna ili usljed prisutnosti više faza)
Tip III: Naprezanja unutar zrna usljed nesavršenosti kristalne rešetke
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Difrakcijom x-zraka se zaostala naprezanja
Mjerenje zaostalih naprezanja 8/36
naprezanja mjere preko udaljenosti između kristalografskih ravnina
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Kad je materijal izložen zatezanju udaljenost ravnina kristalne rešetke (d-udaljenost) se povećava, a pod pritiskom se
Mjerenje zaostalih naprezanja 9/36
povećava, a pod pritiskom se smanjuje
Naprezanja se računaju iz izmjerenih d-udaljenosti
X-zrake se odbijaju od kristalnih materijala po Braggovom zakonu
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Braggov zakon: nλ = 2dsinθ n = red difrakcije λ = talasna dužina snopa x-zraka d = udaljenost između ravnina rešetki
Mjerenje zaostalih naprezanja 10/36
unutar materijala θ = ugao difrakcije snopa
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Metoda se može koristiti na svim kristalnim materijalima (metali, keramike)
Visoka prostorna rezolucija
Mjerenje zaostalih naprezanja 11/36
Visoka prostorna rezolucijaMogu se mjeriti i površinska i
dubinska naprezanja Vrlo brza metodaMetoda bez razaranja
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Rezultati su kvantitativni i lako provjerljivi
Najniži troškovi po mjerenjuMože mjeriti gustoću dislokacija
Mjerenje zaostalih naprezanja 12/36
Može mjeriti gustoću dislokacijaMože mjeriti određene fazeMoguća je i stacionarna i
prenosiva izvedba uređaja za ispitivanje
3
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Primjer: mjerenje zaostalih naprezanja
Mjerenje zaostalih naprezanja 13/36
naprezanja na cjevovodu prenosivim uređajem za difrakciju x-zraka
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje difrakcijom x-zraka
Mjerenje zaostalih naprezanja 14/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Metoda relaksacije naprezanja uklanjanjem
Mjerenje zaostalih naprezanja 15/36
uklanjanjem sloja materijala
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Rozeta za određivanje zaostalih naprezanja metodom ukopavanja žljeba
Mjerenje zaostalih naprezanja 16/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Ova metoda daje informaciju o iznosu zaostalih napona ispod površine objekta ispitivanja.
Da bi se oni odredili potrebno je
Mjerenje zaostalih naprezanja 17/36
Da bi se oni odredili, potrebno je poznavati relaksacione funkcije k1 i k2 koje zavise od dubine izbušenog prstena
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Metoda prsten-jezgro:Na površini objekta, gdje se
određuju zaostala naprezanja, urezuje se
Mjerenje zaostalih naprezanja 18/36
urezuje se žlijeb određene dubine (z)
Na taj se način izaziva relaksacija zaostalih naprezanja
4
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Metoda bušenja otvora: Izbušeni otvor prekida tok sila na
površini, i tako dovodi do relaksacije materijala oko otvora.
Mjerenje zaostalih naprezanja 19/36
Odgovarajuća rozeta 0°/45°/90°je pozicionirana na mjernoj tački i registruje referentne vrijednosti r (a b c)
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Glavna normalna naprezanja se tada određuju kao:
1,2 4 a c
E
A
Mjerenje zaostalih naprezanja 20/36
A i B su konstante koje zavise od veličine primijenjene rozete
2 2
4 a c a c b
E
B
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Mjerenje zaostalih naprezanja 21/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Mjerenje zaostalih naprezanja 22/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Mjerenje zaostalih naprezanja 23/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Varijacije otpuštenih radijalnih i tangencijalnih deformacija sa udaljenošću (duž glavnih osa) od centra izbušene
j d
Mjerenje zaostalih naprezanja 24/36
rupe – jednoosno zaostalo naprezanje
5
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje mjernim trakama
Mjerenje zaostalih naprezanja 25/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje krtim lakovima
Posebno pripremljeni lakovi koji se najčešće nanose sprejom
Nakon sušenja, lokacija i smjer glavnih naprezanja se dobiju
Mjerenje zaostalih naprezanja 26/36
posmatranjem malih pukotina na laku Ova tehnika daje ukupno stanje
raspodjele naprezanja po površini Koristi se u kombinaciji s drugim
tehnikama, npr. za pozicioniranje mjernih traka
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje krtim lakovima
Za mjerenje zaostalih naprezanja, koristi se metoda relaksacije
Ne daje kvantitativne rezultate, nego informacije o smjeru i karakteru
Mjerenje zaostalih naprezanja 27/36
naprezanja Radijalne pukotine oko zabušene rupe
– zaostala naprezanja na zatezanje Kružne pukotine oko zabušene rupe –
zaostala naprezanja na pritisak
Ispitivanje proizvoda
Fotoelastična obloga Fotoelasticimetrija je eksperimentalna
metoda za određivanje naprezanja i deformacija
Zasniva se na promjeni osobina
Mjerenje zaostalih naprezanja 28/36
prelamanja svjetlosti posebnih materijala (Araldit-B) kad su napregnuti
Za mjerenje zaostalih naprezanja koriste se fotoelastične obloge
Ispitivanje proizvoda
Fotoelastična obloga Fotoelastična obloga se često sastoji
iz dva sloja: reflektivni i fotoelastični Oprema se sastoji od izvora svjetlosti,
polarizatora,
Mjerenje zaostalih naprezanja 29/36
analizatora i kamere
Ispitivanje proizvoda
Fotoelastična obloga Polarizacija svjetlosti:
Mjerenje zaostalih naprezanja 30/36
6
Ispitivanje proizvoda
Fotoelastična obloga Obloga se može
nanijeti sprejom ili u obliku filma
Mjerenje zaostalih naprezanja 31/36
Ispitivanje proizvoda
Fotoelastična obloga
Mjerenje zaostalih naprezanja 32/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje ultrazvukom Ako u materijalu postoje zaostala
naprezanja, brzina zvuka zavisi od polarizacije
Kako polarizirani ultrazvučni talasi
Mjerenje zaostalih naprezanja 33/36
imaju različite brzine, dolazi do interferencije
Dolazi do promjene amplitude i faze emitovanih talasa, na osnovu čijeg mjerenja se može utvrditi stanje naprezanja
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje ultrazvukom
Mjerenje zaostalih naprezanja 34/36
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje ultrazvukom
Mjerenje zaostalih naprezanja 35/36
Ispitivanje proizvoda
Druge metode Magnetne metode
(magnetoelastični efekat)
Raman
Mjerenje zaostalih naprezanja 36/36
spektroskopija Sinhrotron Difrakcija
neutrona