Pojam zaostalih naprezanja - unze.ba

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


Pojam zaostalih naprezanja

Zaostala naprezanja su naprezanja koja ostaju unutar komponente ili strukture nakon što se uklone sve vanjske sile


što se uklone sve vanjske sile koje na nju djeluju

Mogu biti naprezanja na pritisak (negativna) ili na zatezanje (pozitivna)



Naprezanja se mogu razložiti na normalna (djeluju okomito na površinu) i na tangencijalna (djeluju paralelno površini)


(djeluju paralelno površini)U svakoj

tački ima 6 nezavisnih komponenti naprezanja



Zaostala naprezanja nastaju nakon plastične deformacije usljed mehaničkih ili termičkih opterećenja ili usljed faznih


opterećenja ili usljed faznih promjena

Mehanički i termički procesi koji djeluju na komponentu u eksploataciji također mogu izazvati zaostala naprezanja



Zaostala zatezna naprezanja otvaraju pukotine i povećavaju propagaciju pukotine

Zaostala naprezanja na pritisak


Zaostala naprezanja na pritisak zatvaraju pukotinu i usporavaju njenu propagaciju

residual stress eigenspannung

2



Zaostala naprezanja se sastoje od kombinacije 3 tipa naprezanja:Tip I: Makro-naprezanja Tip II: Mikro-naprezanja veličine


Tip II: Mikro naprezanja veličine zrna (usljed anizotropije zrna ili usljed prisutnosti više faza)

Tip III: Naprezanja unutar zrna usljed nesavršenosti kristalne rešetke


Mjerenje difrakcijom x-zraka

Difrakcijom x-zraka se zaostala naprezanja


naprezanja mjere preko udaljenosti između kristalografskih ravnina



Kad je materijal izložen zatezanju udaljenost ravnina kristalne rešetke (d-udaljenost) se povećava, a pod pritiskom se


povećava, a pod pritiskom se smanjuje

Naprezanja se računaju iz izmjerenih d-udaljenosti

X-zrake se odbijaju od kristalnih materijala po Braggovom zakonu



Braggov zakon: nλ = 2dsinθ n = red difrakcije λ = talasna dužina snopa x-zraka d = udaljenost između ravnina rešetki


unutar materijala θ = ugao difrakcije snopa



Metoda se može koristiti na svim kristalnim materijalima (metali, keramike)

Visoka prostorna rezolucija


Visoka prostorna rezolucijaMogu se mjeriti i površinska i

dubinska naprezanja Vrlo brza metodaMetoda bez razaranja



Rezultati su kvantitativni i lako provjerljivi

Najniži troškovi po mjerenjuMože mjeriti gustoću dislokacija


Može mjeriti gustoću dislokacijaMože mjeriti određene fazeMoguća je i stacionarna i

prenosiva izvedba uređaja za ispitivanje

3



Primjer: mjerenje zaostalih naprezanja


naprezanja na cjevovodu prenosivim uređajem za difrakciju x-zraka





Mjerenje mjernim trakama

Metoda relaksacije naprezanja uklanjanjem


uklanjanjem sloja materijala



Rozeta za određivanje zaostalih naprezanja metodom ukopavanja žljeba




Ova metoda daje informaciju o iznosu zaostalih napona ispod površine objekta ispitivanja.

Da bi se oni odredili potrebno je


Da bi se oni odredili, potrebno je poznavati relaksacione funkcije k1 i k2 koje zavise od dubine izbušenog prstena



Metoda prsten-jezgro:Na površini objekta, gdje se

određuju zaostala naprezanja, urezuje se


urezuje se žlijeb određene dubine (z)

Na taj se način izaziva relaksacija zaostalih naprezanja

4



Metoda bušenja otvora: Izbušeni otvor prekida tok sila na

površini, i tako dovodi do relaksacije materijala oko otvora.


Odgovarajuća rozeta 0°/45°/90°je pozicionirana na mjernoj tački i registruje referentne vrijednosti r (a b c)



Glavna normalna naprezanja se tada određuju kao:

1,2 4 a c

E

A


A i B su konstante koje zavise od veličine primijenjene rozete

2 2

4 a c a c b

E

B












Varijacije otpuštenih radijalnih i tangencijalnih deformacija sa udaljenošću (duž glavnih osa) od centra izbušene

j d


rupe – jednoosno zaostalo naprezanje

5





Mjerenje krtim lakovima

Posebno pripremljeni lakovi koji se najčešće nanose sprejom

Nakon sušenja, lokacija i smjer glavnih naprezanja se dobiju


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


Mjerenje krtim lakovima

Za mjerenje zaostalih naprezanja, koristi se metoda relaksacije

Ne daje kvantitativne rezultate, nego informacije o smjeru i karakteru


naprezanja Radijalne pukotine oko zabušene rupe

– zaostala naprezanja na zatezanje Kružne pukotine oko zabušene rupe –

zaostala naprezanja na pritisak


Fotoelastična obloga Fotoelasticimetrija je eksperimentalna

metoda za određivanje naprezanja i deformacija

Zasniva se na promjeni osobina


prelamanja svjetlosti posebnih materijala (Araldit-B) kad su napregnuti

Za mjerenje zaostalih naprezanja koriste se fotoelastične obloge


Fotoelastična obloga Fotoelastična obloga se često sastoji

iz dva sloja: reflektivni i fotoelastični Oprema se sastoji od izvora svjetlosti,

polarizatora,


analizatora i kamere


Fotoelastična obloga Polarizacija svjetlosti:


6


Fotoelastična obloga Obloga se može

nanijeti sprejom ili u obliku filma



Fotoelastična obloga



Mjerenje ultrazvukom Ako u materijalu postoje zaostala

naprezanja, brzina zvuka zavisi od polarizacije

Kako polarizirani ultrazvučni talasi


imaju različite brzine, dolazi do interferencije

Dolazi do promjene amplitude i faze emitovanih talasa, na osnovu čijeg mjerenja se može utvrditi stanje naprezanja


Mjerenje ultrazvukom



Mjerenje ultrazvukom



Druge metode Magnetne metode

(magnetoelastični efekat)

Raman


spektroskopija Sinhrotron Difrakcija

neutrona

Documents

Pojam zaostalih naprezanja - unze.ba