- Tytuł:
-
Nowa metoda wczesnego wykrywania i monitorowania kumulacji uszkodzeń stali konstrukcyjnych
New methods for early detection and monitoring of demage accumulation of structural steels - Autorzy:
- Socha, G.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/213030.pdf
- Data publikacji:
- 2007
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa
- Tematy:
-
wczesne wykrywanie kumulacji uszkodzeń stali konstrukcyjnych
monitorowanie kumulacji uszkodzeń stali konstrukcyjnych
early detection of damage accumulation of structural steels
monitoring of damage accumulation of structural steels - Opis:
-
Zasadniczą częścią prezentowanej rozprawy jest opis nowej metody badania kumulacji uszkodzeń sprężysto-plastycznych materiałów konstrukcyjnych poddanych obciążeniom cyklicznie zmiennym i możliwości jej wykorzystania do poprawy bezpieczeństwa i obniżenia kosztów eksploatacji konstrukcji. Opis ten jest poprzedzony w pierwszej części pracy wstępem i prezentacją wybranych badań autora dotyczących kumulacji uszkodzeń w prostym i złożonym stanie naprężenia. W drugiej części pracy zaprezentowano obecnie stosowane metody badania zjawiska degradacji materiałów konstrukcyjnych. Omówiono tradycyjnie stosowane w przemyśle metody określania trwałości materiału i wytrzymałości na zmęczenie. Dwa następne rozdziały zawierają opis wybranych modeli kumulacji uszkodzeń materiału oraz opis parametrów uszkodzenia definiowanych przez zmiany właściwości mechanicznych, właściwości fizycznych lub parametrów metalograficznych. Następny rozdział zawiera opis proponowanej metody pomiaru uszkodzenia materiału. Metoda ta opiera się na lokalnym pomiarze odkształceń niesprężystych gładkich próbek poddanych wahadłowym cyklom naprężenia. Podczas sterowanego naprężeniem testu o stałej amplitudzie mierzony jest lokalnie zakres odkształceń niesprężystych w cyklu obciążenia. Zmiana mierzonego zakresu odkształceń niesprężystych jest uważana za objaw postępującej degradacji badanego materiału. Analiza otrzymanych wyników badań pozwala na podział procesu degradacji na trzy fazy: stabilizacji odpowiedzi cyklicznej materiału, wzrost uszkodzenia struktury krystalicznej oraz propagację dominującego pęknięcia zmęczeniowego. Te trzy fazy oddziela moment nukleacji pierwszych uszkodzeń oraz uformowania pęknięcia dominującego. W kolejnym rozdziale opisana jest propozycja nowego rodzaju charakterystyki materiałów konstrukcyjnych - Krzywej Szybkości Kumulacji Uszkodzenia (KSKU). Krzywa ta przedstawia szybkość procesu degradacji materiału dD/dn jako funkcję amplitudy naprężenia. Na podstawie zaproponowanej charakterystyki (KSKU) została oszacowana trwałość trzech gatunków stali konstrukcyjnych poddanych obciążeniom o zmiennej amplitudzie. Rezultat oszacowania porównano z wynikami odpowiednich testów otrzymując bardzo dobrą zgodność. Względny błąd oszacowania nie przekracza 10%, co jest wynikiem znacznie lepszym niż uzyskiwany przy zastosowaniu tradycyjnego podejścia. Ostatni rozdział opisuje inne, bardzo ważne w praktyce inżynierskiej możliwości wykorzystania proponowanej metody badawczej: metodę pomiaru uszkodzenia materiału oraz metodę kalibracji nieniszczących metod badania uszkodzenia materiałów konstrukcyjnych.
A new experimental method for the investigation of damage development in elastic plastic materials subject to oscillating load forms the essential part of this dissertation. Before the description of the method is given, a state-of-art for cumulative damage testing of structural materials is described. The first part of the dissertation consists of the in simple and complex stress state. In the following chapter review of methods used traditionally for the material damage investigations is given. The next two parts include review of selected cumulative damage models used for the life prediction and review of mechanical, physical and metallurgical damage parameters used for damage measurements. In the following paragraph the new method is presented. This method is based on the local observations of the inelastic strain of smooth specimens subject to oscillating, fully reversible load. The local changes of inelastic strain range during the tress-controlled, constant amplitude tests are considered to be manifestation of the material degradation process. Analysis of the obtained data allows dividing life of the investigated structural steel into three periods differing in damage rate. These periods are separated by crack nucleation and small crack coalescence (formation of dominant crack) moments. As the result, relations between crack nucleation or coalescence time and life of material were found for the range of applied stress amplitudes. In the next part new concept of Damage Progress Rate Curve (DPRC) is introduced. These curves were determined experimentally for three grades of structural steels used for high-pressure installations working in extreme service conditions. Damage Progress Rate Curve shows the rate of the degradation process dD/dn as a function of the stress amplitude. On the basis of experimentally determined Damage Progress Rate Curves, fatigue life was predicted for variable amplitude experiments performed on the three structural steels investigated. Results were found to be in very good agreement with the prediction in the range of applied stress amplitudes. Accuracy of the prediction is much better than using traditional, most popular approach (S-N curve and Linear Damage Rule). Last chapter describes other potential applications of the proposed method: semi-destructive measurement of the damage in structural components and calibration of the existing non-destructive methods of damage inspection. At the end of the dissertation short summary concerning the proposed method is given. - Źródło:
-
Prace Instytutu Lotnictwa; 2007, 2 (189); 1-104
0509-6669
2300-5408 - Pojawia się w:
- Prace Instytutu Lotnictwa
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł