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低周疲劳试样裂纹的几种在线无损检测方法

浏览量:201次发布时间:2021年01月14日

导读

在工程实践中,常常需要尽早发现结构初始裂纹的产生并记录裂纹扩展过程,根据被检构件材料及结构形式的差异,目前已发展出了多种无损检测方法。

不同的无损检测方法由于其检测原理和特性的不同,具有其各自的优缺点,但对于高强度合金材料低周疲劳试样的在线无损检测,因其裂纹扩展寿命短、裂纹扩展速率快等特点,常用无损检测方法的可靠度和准确度都无法达到满意的效果。

目前常用的方法有:长焦显微镜观测法、银涂层判别法、声发射(AE)检测法和应变片检测法等。


长焦显微镜观测法

长焦显微镜观测法是目视检测的一种,即借助于长度尺寸经过标定的具有固定视场的显微镜贴于试样表面进行观察,当试样的危险部位产生裂纹时,随着加载裂纹尖端会产生开闭动作,通过长焦显微镜的观察即可发现裂纹的出现并记录裂纹尺寸。


银涂层判别法

银涂层判别法利用韧度很低的银粉涂于试样表面形成多条银粉线,在银粉线的两级分别接电极,并实时检测电极的通断。

试验初始,银粉线的两级应一直保持接通状态,试验中当试样产生裂纹并扩展至银粉线处时,韧度较低的银粉线将随裂纹的产生一同断裂,检测电极通断即可实时检测银粉线断裂的时间和对应的循环数。

如果事先对可能的起裂点至各条银粉线外边沿的尺寸进行测量,则银涂层还可记录裂纹尺寸与循环数的对应关系。

一般情况下,试验件的材料都为导电的金属材料,因此还需要在试样与银粉线之间涂抹一层绝缘且低韧度的材料。


银涂层判别法检测过程如图1所示。

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AE检测法

AE即当物体或材料内部迅速释放能量而产生瞬态弹性波的一种物理现象,而AE信号则表示一个或多个AE事件经传感器接收并经系统处理后以某种形式出现的电信号。

通过检测设备及检测系统可以收集和鉴别收集到的电信号,从而能够从中获取需要的有价值的信息,为结构或材料的缺陷判别提供支持。AE检测如图2所示。

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(图2 AE检测法检测结果)

应变片检测法

应变片检测法即在试样危险部位表面粘贴应变片,试验时实时对比应变片的应变值与载荷循环的规律,可以发现试样应变片粘贴位置附近材料缺陷的产生时间,当应变值出现急剧变动时可认为试样的裂纹已扩展至应变片附近,通过测量起裂点至应变片最近应变丝的距离可实现循环数与裂纹长度的对应。


应变片检测结果如图3所示。

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表:不同检测方法优缺点及适用场合

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四种方法各有优缺点,有时仅采用一种方法难以得到满意的检测结果,这时可以组合检测,如应变片检测法检测初始裂纹的产生,如裂纹长度要求精度不高可采用长焦显微镜观测法测量裂纹长度,测量精度要求较高则可采用银涂层法进行监测。

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