Исследование эволюции источников тепла в процессе упругопластического деформирования титанового сплава от 4-0 на основе контактных и бесконтактных измерений
Автор: Изюмова А.Ю., Вшивков А.Н., Прохоров А.Е., Плехов О.А., Venkatraman B.
Статья в выпуске: 1, 2016 года.
Бесплатный доступ
Работа посвящена исследованию эволюции источников тепла в процессе квазистатического растяжения образцов из титанового сплава ОТ4-0 с помощью контактного датчика потока тепла и метода инфракрасной термографии. Целью исследования является оценка возможностей двух различных типов измерений (контактного и бесконтактного) для мониторинга состояния материала по изменению величины источников тепла, регистрируемому на поверхности образцов в процессе их деформирования. Явными преимуществами метода инфракрасной термографии являются возможность бесконтактного измерения температуры поверхности материала в различных условиях и расчет поля мощности источников тепла. Несмотря на это, данный метод обладает рядом ограничений, связанных с излучательной способностью исследуемого материала, зашумлением сигнала, вызванным влиянием внешних факторов, условиями теплообмена образца и окружающей среды, а также ограничением по точности определения мощности источников тепла. Указанные факторы не позволяют использовать метод инфракрасной термографии в эксплуатационных условиях материалов и конструкций для определения их энергетического состояния. В данной работе сделана попытка верифицировать величину рассчитываемой на основе метода инфракрасной термографии мощности источников тепла на поверхности материала, возникающих при его деформировании. Для этого использовался разработанный авторами контактный датчик потока тепла, устройство которого основано на эффекте Зеебека. В результате по данным контактного датчика и метода инфракрасной термографии были получены зависимости величины теплового потока, возникающего в процессе упругопластического деформирования материала, от времени эксперимента. Удовлетворительное соответствие данных позволяет говорить о возможности использования контактных и бесконтактных измерений как в комплексе - для верификации величины источников тепла, получения их распределения на поверхности материала и определения условий теплообмена образца с окружающей средой, так и по отдельности - в качестве экспресс-методики оценки состояния материала на различных этапах нагружения.
Инфракрасная термография, контактный датчик потока тепла, квазистатическое растяжение, диссипация энергии, упругопластическое деформирование
Короткий адрес: https://sciup.org/146211603
IDR: 146211603 | DOI: 10.15593/perm.mech/2016.1.05
Список литературы Исследование эволюции источников тепла в процессе упругопластического деформирования титанового сплава от 4-0 на основе контактных и бесконтактных измерений
- Особенности механического поведения армко-железа при испытании в режиме гигацикловой усталости/А.Н. Вшивков //Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2014. -№ 4. -С. 18-32.
- La Rosa G., Risitano A. Thermographic methodology for rapid determination of the fatigue limit of materials and mechanical components//International Journal of Fatigue. -2000. -Vol. 22. -P. 65-73. DOI: DOI: 10.1016/S0142-1123(99)00088-2
- Разработка метода оценки предела выносливости материала по данным инфракрасной термографии/А.И. Терехина //Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2012. -№ 4. -С. 115-127.
- Determination of critical strain for rapid crack growth during tensile deformation in aluminide coated near-α titanium alloy using infrared thermography/Punnosen Sony, Mukhopadhyay Amretendu, Sarkar Rajdeep, Alam Zafir, Das Dipak, Kumar Vikas//Materials Science & Engineering. -2013. -Vol. A 576. -P. 217-221. DOI: DOI: 10.1016/j.infrared.2015.09.021
- Huilong Dong, Boyu Zheng, Feifan Chen. Infrared sequence transformation technique for in situ measurement of thermal diffusivity and monitoring of thermal diffusion//Infrared Physics & Technology. -2015. -Vol. 73. -P. 130-140. DOI: DOI: 10.1016/j.infrared.2015.09.021
- Vavilov V.P. Noise-limited thermal/infrared nondestructive testing//NDT & E International. -2014. -Vol. 61. -P. 16-23. DOI: DOI: 10.1016/j.ndteint.2013.09.002
- An experimental analysis of fatigue behavior of AZ31B magnesium alloy welded joint based on infrared thermography/H.X. Zhang, G.H. Wu, Z.F. Yan, S.F. Guo, P.D. Chen, W.X. Wang//Materials and Design. -2014. -Vol. 55. -P. 785-791. DOI: DOI: 10.1016/j.matdes.2013.10.036
- Quantitative Thermographic Methodology for fatigue assessment and stress measurement/X.G. Wang, V. Crupi, X.L. Guo, Y.G. Zhao//International Journal of Fatigue. -2010. -Vol. 32. -No. 12. -P. 1970-1976. DOI: DOI: 10.1016/j.infrared.2015.06.003
- A thermographic method for remaining fatigue life prediction of welded joints/P. Williams, M. Liakat, M.M. Khonsari, O.M. Kabir//Materials and Design. -2013. -Vol. 51. -P. 916-923. DOI: DOI: 10.1016/j.infrared.2015.06.003
- Benaarbiaa Adil, Chrysochoos André, Gilles Robert. Kinetics of stored and dissipated energies associated with cyclic loadings of dry polyamide 6.6 specimens//Polymer Testing. -2014. -Vol. 34. -P. 155-167. DOI: DOI: 10.1016/j.polymertesting.2014.01.009
- Nagarajan Srinivasan, Narayanaswamy Raghu, Balasubramaniam Venkatraman Study on the kinetics of thermomechanical response accompanying plastic instability in mild steel//Mechanics of Materials. -2015. -Vol. 80. -P. 27-36. DOI: DOI: 10.1016/j.mechmat.2014.09.004
- Oliferuk W., Maj M., Zembrzycki K. Determination of the Energy Storage Rate Distribution in the Area of Strain Localization Using Infrared and Visible Imaging//Experimental Mechanics. -2015. -Vol. 55. -P. 753-760. DOI: DOI: 10.1007/s11340-013-9819-1
- Ivanov A.M., Lukin E.S. Investigation of the stored energy change of steel Fe360 subjected to equal-channel angular pressing//Materials Science and Engineering. -2009. -Vol. A 503. -P. 45-47. DOI: DOI: 10.1016/j.msea.2008.02.054
- Heat dissipation energy under fatigue based on infrared data processing/A. Fedorova, M. Bannikova, A. Terekhina, O. Plekhov//Qualitative Infrared Thermograthy Journal. -2014. -Vol. 11. -Iss. 1. -P. 2-9. DOI: DOI: 10.1080/17686733.2013.852416
- Heat sources, energy storage and dissipation in high-strength steels: experiments and modeling/S. Dumoulin, H. Louche, O.S. Hopperstad, T. Borvik//European Journal of Mechanics A/Solids. -2010. -Vol. 29. -P. 461-474. DOI: DOI: 10.1016/j.euromechsol.2009.11.005
- Вшивков А.Н. Исследование кинетики роста усталостных трещин в металлах с помощью контактного датчика потока тепла//ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сб. тр., Казань, 20-24 августа 2015 г. -Казань: Изд-во Казан. (Приволжского) федер. ун-та, 2015. -С. 824.
- Calorimetric analysis of dissipative and thermoplastic effects associated with the fatigue behavior of steel/T. Boulanger, A. Chrysochoos, C. Mabru, A. Galtier//International journal of fatigue. -2004. -Vol. 26. -P. 221-229. DOI: DOI: 10.1016/S0142-1123(03)00171-3
- Chrysochoos A., Louche H. An infrared image processing to analyse the calorific effects accompanying strain localization//International journal of engineering science. -2000. -Vol. 38. -P. 1759-1788. DOI: DOI: 10.1016/S0020-7225(00)00002-1
- Теплофизические свойства титана и его сплавов/Пелецкий В.Э. . -М.: Металлургия, 1985. -103 с.
- Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. -3-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1983. -359 с.
- Experimental study of heat dissipation at the crack tip during fatigue crack propagation/А. Vshivkov, A. Iziumova, U. Bar, O. Plekhov//Fracture and Stractural Integrity. -2016. -Vol. 35. -Р. 131-137.
