Abstract

The ultrasonic fatigue testing (USFT) is an effective method for rapid determination of the fatigue properties of structural materials under high cycle (≥106 cycles) loading. However, the occurrence and accumulation of fatigue damage with this test method remain uncertain due to the limitations of the existing measurement methods. Currently used monitoring methods allow detecting the fatigue cracks, but only in the late stages of failure. Despite the superior sensitivity to localized processes in materials, the use of the acoustic emission (AE) method in ultrasonic testing is extremely difficult due to the presence of resonant noise. This work aimed to suppress resonant noise and extract the signal for early detection of fatigue damage. The authors tested the samples of the AlSi9Cu3 aluminum alloy under the asymmetric cyclic loading (R=0.1) at a resonant frequency of 19.5 kHz with a non-threshold AE registration. The fracture surfaces were analyzed by electron and optical microscopy. The authors processed AE by two different methods: (1) the digital filtering method consisted of detecting resonant noise and removing it from the spectrum; (2) the φ-function method consisted of differentiating the spectrogram by time. The processed spectrograms were integrated by the frequency with further extraction of the AE events using the threshold method. The digital filtering method revealed a correlation between AE signals and fatigue damage, whereas the undamaged control sample showed no signals. The φ-function technique demonstrated ambiguous results, showing high AE activity on the control sample.

Highlights

  • The authors tested the samples of the AlSi9Cu3 aluminum

  • The fracture surfaces were analyzed by electron

  • the digital filtering method consisted of detecting resonant noise

Read more

Summary

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для усталостных испытаний использовался коммерческий сплав AlSi9Cu3 (EN AC 46000). Сплав был переплавлен и отлит в цилиндры, которые затем подверглись горячему изостатическому прессованию (ГИП) для закрытия литейных полостей. Крупные и хрупкие частицы α-фазы служат источниками напряжения и инициаторами трещин, в то время как вязкая матрица затупляет трещины и ограничивает скорость их роста. Образцы для УКУИ с резонансной частотой Fres=19,5 кГц выточены из цилиндров после ГИП Рабочая часть образцов была отполирована до зеркального блеска, чтобы устранить концентраторы напряжения на поверхности и тем самым способствовать внутреннему зарождению трещины. Резонансные одноосные усталостные испытания проводились с помощью установки УЗУИ (“BOKU”, Австрия) в условиях несимметричного нагружения с положительными средними напряжениями (коэффициент нагружения R=0,1) на воздухе Образцы с резьбой ввинчивались в резонирующий модуль и предварительно нагружались статически с помощью рамы с винтовым приводом (“Hegewald & Peschke”, Германия). Для поддержания температуры образца на уровне 20±2 °C применялась тепловизионная съемка и охлаждение сжатым воздухом

Al Основа
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call