Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Современные методы диагностирования усталостного повреждения

 С.В. Уваров, О.А. Плехов

Институт механики сплошных сред УрО РАН
614013, г. Пермь, ул. Акад. Королева, 1; 
E-mail: usv@icmm.ru 

Определение усталостных свойств материала и диагностирование усталостного повреждения является одной из важнейших задач, стоящих перед исследователями. Традиционные методы определения предела выносливости требуют больших материальных и временных затрат. В то же время разработка методик диагностирования усталостного повреждения в готовых изделиях и конструкциях может привести к большой экономии средств и повышению надёжности и безопасности конструкций. 

Одним из перспективных методов исследования материала в условиях циклического нагружения является инфракрасная термоскопия. 

Рисунок 1. Получаемые изображения: слева - температура, справа - распределение диссипации.

В ряде случаев оказывается возможным определить предел выносливости по
 малому количеству экспериментов (La Rosa, Risitano, Luong). Данная методика также позволяет диагностировать возникновение усталостных трещин на ранних стадиях путём исследования эволюции распределения температуры. 

На Рис. 2 представлены результаты обработки изображений с целью определения мест локального нагрева. Как показали исследования образца под микроскопом, выявленные области содержат усталостные трещины. В ряде случаев удавалось обнаруживать трещины размером 0,5 мм под слоем лакокрасочного покрытия. 

Рисунок 2. Раннее обнаружение усталостных трещин. Левый кадр - 70% времени жизни образца. Правый  -86%.

Эксперименты показали, что возникновению трещин предшествует увеличение разброса (дисперсии) температуры в исследуемой области (Рис. 3.).

Рисунок 3. Эволюция дисперсии температуры от времени. Рост дисперсии соответствует этапу зарождения трещин.

Это явление также может быть использовано для раннего обнаружения усталостного повреждения. 

Приведённые результаты экспериментов свидетельствуют, что инфракрасная термоскопия является эффективным бесконтактным неразрушающим методом контроля усталостного разрушения и может дополнять существующие методики.