ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Значимости измеряемых шагов усталостных бороздок из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Оценка величины параметра рельефа излома может быть проведена двумя видами Фурье-ана-лиза (Ф-анализа) с помощью одномерного и двумерного Ф-спектров. Наибольшую статистику получают для одномерных Ф-спектров. Поэтому первоначально рассмотрим результаты одномерного Ф-анализа. [c.209] Одномерное Ф-преобразование. Использование одномерного преобразования Фурье связано с получением информации при сканировании пучком электронов в направлении локального распространения трещины, совпадающем с измеряемой величиной шага усталостных бороздок. Получаемая информация представляет собой дискретный ряд точек, соответствующих различной интенсивности сигнала. Д.ля получения максимальной точности, ограниченной реальным временем обработки получаемой информации, вычисляют 512 Ф-гармоник (как было показано выше, для больших гармоник увеличивается точность определения размеров периода структуры). Достоверное нахождение до 512 периодов на исходной строке определяет необходимость ввода 1024 точек этой строки. Сигнал с исходной строки запоминается и затем производится его сглаживание и фильтрация импульсных помех. Только после очистки сигнала от помех осуществляется быстрое, дискретное преобразование Фурье с представлением окончательного результата в виде амплитуд гармоник и соответствующих им размеров периода рельефа исходной структуры, которыми применительно к усталостным бороздкам являются величины 5, — шаги продвижения усталостной трещины. [c.209] Устойчивость указанного соотношения проверялась путем набора статистики по нескольким зонам изломов образцов из алюминиевых сплавов АК6, Д16Т, Д1Т и АВТ, которые наиболее широко применяются для изготовления элементов конструкций воздушных судов гражданской авиации. Все образцы были подвержены регулярному нагружению при разном уровне максимального напряжения цикла путем растяжения и изгиба прямоугольных образцов и изгиба с вращением круглых образцов. Некоторые образцы подвергали нагружению с постоянной деформацией. [c.209] Поддержание устойчивости прироста усталостной трещины в цикле нагружения, что отражается в сохранении постоянства величины шага усталостных бороздок, связано с высокой стабильностью системы. Даже неравномерность распределения энергии вдоль фронта распространяющейся трещины не оказывает существенного влияния на величину прироста трещины в цикле нагружения. Бо.дее того, имеет место ситуация, когда на возрастающей длине трещины происходит дискретный переход на меньший уровень шага усталостных бороздок. Фактически у кончика трещины происходит резкое снижение темпа формирования свободной поверхности в локальном объеме материала, если в соседних объемах произошло резкое проскальзывание трещины, и часть всей сообщенной материалу энергии циклического нагружения перераспределилась по зонам или участкам вдоль фронта трещины. Формирование фронта усталостной трещины имеет волнообразный характер. Это волновой процесс нарастания и убывания величин скачков трещины, когда наиболее типичной ситуацией является поддержание темпа прироста усталостной трещины в локальном объеме материала на одном уровне с нулевым ускорением. [c.211] Как уже отмечено выше, более точное значение шага характеризуют одномерные Ф-спектры [89]. Их анализ в области больших и средних величин шага бороздок показал, что имеют место наиболее значимые шаги 1,351-1,7-1,952 мкм и 0,185-0,214-0,24 мкм. Выявленные величины шага с помощью Ф-спектров позволяют судить о наиболее значимых величинах шага в области значений менее и более одного микрона, когда нарастают процессы неустойчивого роста трещины. [c.212] Применительно к анализу регулярного рельефа излома в виде блока усталостных бороздок их изображение вводили в ЭВМ в виде квадратной матрицы замера интенсивности РЭМ-сигнала. Размер матрицы изображения 128x 128 точек (128 = 2 ) использовали аналогично одномерному Фурье-анализу. По каждой строке такой матрицы путем одномерного Ф-преобразования определяют преимущественные гармоники, соответствующие периодической структуре блока с усталостными бороздками. В отличие от одномерного случая при двумерном преобразовании Фурье на этом анализ не заканчивается. Производится следующее преобразование, позволяющее выделить те периоды структуры рельефа излома, которые чаще и реже встречаются в полученных 128 одномерных Ф-спектрах от 128 строк матрицы изображения. Суть этой операции можно пояснить следующим образом. [c.212] Представим, что нам удалось получить все 128 одномерных Ф-спектров сверху вниз. Тогда пики одного размера будут образовывать строку большой яркости. [c.212] Более точную форму пика можно получить с помощью сечения данного двумерного Ф-спектра через максимумы. Такое сечение представлено на рис. 4.8в. Максимум в центре, т. е. в нулевой компоненте, отражает среднюю яркость изображения, а не его периодические свойства. Пунктиром на рассматриваемом сечении показан средний уровень спектра шумов и помех. Максимум на представленном сечении соответствует шагу усталостных бороздок около 1,44 мкм. Закономерна и асимметрия профиля пика максимума яркости. На изображении даже в пределах столь малой фасетки излома имеются участки с разным наклоном поверхности, на которых видимый шаг меньше действительного, а истинный шаг бороздок, соответствующий горизонтально расположенной поверхности, является максимальной величиной. Поэтому форма пика имеет резкий обрыв в сторону больших размеров от истинной периодической структуры и относительно плавный спад в область меньших размеров, вызванных кажущимся уменьшением периода структуры наклонных участков. Существенно подчеркнуть, что исходное расположение макроплоскости излома к пучку электронов в РЭМ было горизонтальным. [c.214] Двумерный Ф-спектр является интегральной характеристикой периодического рельефа в пределах изолированной фасетки излома, и здесь на спектрах пик виден гораздо нагляднее, чем на отдельных спектрах. Это важно еще и потому, что коррекция помех и шумов, обязательная для одномерных Ф-спектров, в случае двумерного Ф-ана-лиза не проводилась, а пик яркости выявлен более наглядно на рис. 4.86 , чем на рис. 4.8е. [c.214] Разработанный Фурье-фрактографический анализ использовали для сравнительного анализа данных о кинетических закономерностях роста трещины в случае нерегулярного нагружения, чтобы измерения шага усталостных бороздок могли быть выполнены автоматизированно, без влияния субъективного отбора измеряемых величин оператором. [c.214] Вернуться к основной статье