Прогнозування залишкової довговічності сталей із застосуванням Фур’є-перетворення цифрового зображення структури

Abstract

Проведено дослідження опору втомі сталей 45 і Х18Н10Т і змін структури в процесі циклічного навантаження. Накопичення втомних пошкоджень оцінювали шляхом статистичної обробки зображень мікроструктури. Як параметр, що характеризує стан матеріалу, використовували значення співвідношення малої і великої півосей еліпса Фур’є-перетворення цифрового зображення мікроструктури. Для кількісної характеристики змін структури матеріалу при циклічному навантаженні запропоновано коефіцієнт пошкодженості. Ця характеристика є інтегральною й інваріантною до амплітуди циклічного навантаження й асиметрії циклів. У стані, що передує втомному руйнуванню, коефіцієнт пошкодженості набуває визначене для даного матеріалу значення незалежно від параметрів навантаження і може бути критерієм втомного руйнування.

The investigation of the fatigue strength of steels 45 and X18N10T and the structural changes during cyclic loading has been carried out. Evaluation of the fatigue damage accumulation has been made by a statistical treatment of the microstructure images. The value of the eccentricity of ellipse in the Fourier transform of the material microstructure is used as a parameter characterizing the material state. A characteristic named material damage coefficient is proposed for quantitative assessment of the material structural changes during cyclic loading. This characteristic is integral and invariant to the cycle asymmetry and the load amplitude value. In the state preceding to the fatigue damage, the material damage coefficient takes a certain value irrespective of the applied load and the cycle asymmetry and can serve as the fatigue damage criterion. From the value of material damage coefficient conclusions can be drawn as to the residual lifetime of the structural material.