Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma
Digital image correlation method in experimental analysis of fracture mechanics parameters
Апстракт
U okviru rada su predstavljeni principi i primeri savremenih eksperimentalnih metoda za određivanje parametara mehanike loma. Metodologija analize i određivanja parametara mehanike loma obuhvatila je analizu ponašanja metalnih materijala u odnosu na lom primenom modifikovanih epruveta mehanike loma, sa inicijalnom prslinom i zateznim opterećenjem, i imala je za cilj pre svega određivanje karaktera tih procesa u slučaju problema tankih pločica, uz korišćenje osnovnih postulata mehanike loma. Metodologija uključuje primenu eksperimentalnih postupaka mehanike loma definisanih standardima, uz primenu metode za trodimenzionalno stereoskopsko merenje mehaničkog ponašanja materijala. Pomoću sistema za korelaciju digitalnih slika (Digital Image Correlation, DIC) za ispitivanje deformacija i pomeranja u materijalu ispitani su parametri mehanike loma metalnih materijala, pre svega epruveta od 316L nerđajućeg čelika i titan legure Ti-6Al-4V. 3D optički sistem GOM i softver Aramis su korišćeni za ...izvođenje eksperimentalne analize na pripremljenim epruvetama. Pošto se ovaj sistem koristi za merenje deformacija i parametra pomeranja otvaranja vrha prsline CTOD na modifikovanim kompaktnim epruvetama za zatezanje C(T) i epruvetama sa zarezom, dat je i kratak pregled mernih procedura i procesiranja rezultata, kao i moguće primene ovog sistema. Prikazani rezultati daju pregled polja deformacija i pomeranja tokom otvaranja vrha prsline, rasta prsline i u trenutku loma epruvete, što nije moguće putem tradicionalnih metoda merenja. Analizom rezultata pokazano je da je sa velikom preciznošću moguće izmeriti pomeranja tokom otvaranja vrha prsline i dobiti CTOD parametar. Rezultati pokazuju da odabrana metoda pruža dobre rezultate u analizi mehaničkog ponašanja i određivanju parametara mehanike loma metalnih materijala.
The principles and examples of state-of-the-art experimental methods for measuring the fracture mechanics parameters are presented in this paper. The methodology of experimental analysis of the fracture mechanics parameters includes investigation of fracture behaviour of metallic materials using modified specimens with initial crack under tensile load, with the primary goal of determining the characteristics of fracture processes for the case of thin plates, using basic fracture mechanics postulates. The methodology also includes the application of experimental fracture mechanics procedures as defined by standards, using three-dimensional stereo-metric mechanical behaviour measurement methods. Fracture behaviour of metallic materials, mainly 316L stainless steel and titanium alloy Ti-6Al-4V specimens, is analyzed by using a digital image correlation (DIC) system for measuring strain and displacement in the material. GOM three-dimensional optical system and Aramis software are used to p...erform experimental analysis of selected specimens. As this system is used to measure strain and crack tip opening displacement (CTOD) parameter on the modified compact tension specimen C(T) and notch specimens, a basic review of measuring procedures and result processing is given, alongside other possible applications for this system. The presented results show strain and displacement fields during crack tip opening, crack growth, and the moment of fracture of specimens, which are not possible using traditional measurement methods. The analysis of results shows that it is possible to measure displacements during crack tip opening with a great precision, and thus obtain the CTOD parameter. The results show that the selected measuring method obtains good results in the analysis of mechanical behaviour and fracture mechanics parameters of metallic materials.
Кључне речи:
rast prskotine / optički stereometrijski sistem / metoda korelacije / metalni materijali / merni sistem / mehanika loma / analiza parametara / parameters analysis / optical stereo-metric system / metal materials / measurement system / fracture mechanics / crack growth / correlation methodИзвор:
Scientific Technical Review, 2017, 67, 2, 47-53Издавач:
- Vojnotehnički institut, Beograd
Финансирање / пројекти:
- Развој савремених метода дијагностике и испитивања машинских структура (RS-MESTD-Technological Development (TD or TR)-35040)
Институција/група
Inovacioni centarTY - JOUR AU - Čolić, Katarina AU - Burzić, Meri AU - Gubeljak, Nenad AU - Petronić, Sanja AU - Vučetić, Filip PY - 2017 UR - https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/2501 AB - U okviru rada su predstavljeni principi i primeri savremenih eksperimentalnih metoda za određivanje parametara mehanike loma. Metodologija analize i određivanja parametara mehanike loma obuhvatila je analizu ponašanja metalnih materijala u odnosu na lom primenom modifikovanih epruveta mehanike loma, sa inicijalnom prslinom i zateznim opterećenjem, i imala je za cilj pre svega određivanje karaktera tih procesa u slučaju problema tankih pločica, uz korišćenje osnovnih postulata mehanike loma. Metodologija uključuje primenu eksperimentalnih postupaka mehanike loma definisanih standardima, uz primenu metode za trodimenzionalno stereoskopsko merenje mehaničkog ponašanja materijala. Pomoću sistema za korelaciju digitalnih slika (Digital Image Correlation, DIC) za ispitivanje deformacija i pomeranja u materijalu ispitani su parametri mehanike loma metalnih materijala, pre svega epruveta od 316L nerđajućeg čelika i titan legure Ti-6Al-4V. 3D optički sistem GOM i softver Aramis su korišćeni za izvođenje eksperimentalne analize na pripremljenim epruvetama. Pošto se ovaj sistem koristi za merenje deformacija i parametra pomeranja otvaranja vrha prsline CTOD na modifikovanim kompaktnim epruvetama za zatezanje C(T) i epruvetama sa zarezom, dat je i kratak pregled mernih procedura i procesiranja rezultata, kao i moguće primene ovog sistema. Prikazani rezultati daju pregled polja deformacija i pomeranja tokom otvaranja vrha prsline, rasta prsline i u trenutku loma epruvete, što nije moguće putem tradicionalnih metoda merenja. Analizom rezultata pokazano je da je sa velikom preciznošću moguće izmeriti pomeranja tokom otvaranja vrha prsline i dobiti CTOD parametar. Rezultati pokazuju da odabrana metoda pruža dobre rezultate u analizi mehaničkog ponašanja i određivanju parametara mehanike loma metalnih materijala. AB - The principles and examples of state-of-the-art experimental methods for measuring the fracture mechanics parameters are presented in this paper. The methodology of experimental analysis of the fracture mechanics parameters includes investigation of fracture behaviour of metallic materials using modified specimens with initial crack under tensile load, with the primary goal of determining the characteristics of fracture processes for the case of thin plates, using basic fracture mechanics postulates. The methodology also includes the application of experimental fracture mechanics procedures as defined by standards, using three-dimensional stereo-metric mechanical behaviour measurement methods. Fracture behaviour of metallic materials, mainly 316L stainless steel and titanium alloy Ti-6Al-4V specimens, is analyzed by using a digital image correlation (DIC) system for measuring strain and displacement in the material. GOM three-dimensional optical system and Aramis software are used to perform experimental analysis of selected specimens. As this system is used to measure strain and crack tip opening displacement (CTOD) parameter on the modified compact tension specimen C(T) and notch specimens, a basic review of measuring procedures and result processing is given, alongside other possible applications for this system. The presented results show strain and displacement fields during crack tip opening, crack growth, and the moment of fracture of specimens, which are not possible using traditional measurement methods. The analysis of results shows that it is possible to measure displacements during crack tip opening with a great precision, and thus obtain the CTOD parameter. The results show that the selected measuring method obtains good results in the analysis of mechanical behaviour and fracture mechanics parameters of metallic materials. PB - Vojnotehnički institut, Beograd T2 - Scientific Technical Review T1 - Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma T1 - Digital image correlation method in experimental analysis of fracture mechanics parameters EP - 53 IS - 2 SP - 47 VL - 67 DO - 10.5937/str1702047C ER -
@article{ author = "Čolić, Katarina and Burzić, Meri and Gubeljak, Nenad and Petronić, Sanja and Vučetić, Filip", year = "2017", abstract = "U okviru rada su predstavljeni principi i primeri savremenih eksperimentalnih metoda za određivanje parametara mehanike loma. Metodologija analize i određivanja parametara mehanike loma obuhvatila je analizu ponašanja metalnih materijala u odnosu na lom primenom modifikovanih epruveta mehanike loma, sa inicijalnom prslinom i zateznim opterećenjem, i imala je za cilj pre svega određivanje karaktera tih procesa u slučaju problema tankih pločica, uz korišćenje osnovnih postulata mehanike loma. Metodologija uključuje primenu eksperimentalnih postupaka mehanike loma definisanih standardima, uz primenu metode za trodimenzionalno stereoskopsko merenje mehaničkog ponašanja materijala. Pomoću sistema za korelaciju digitalnih slika (Digital Image Correlation, DIC) za ispitivanje deformacija i pomeranja u materijalu ispitani su parametri mehanike loma metalnih materijala, pre svega epruveta od 316L nerđajućeg čelika i titan legure Ti-6Al-4V. 3D optički sistem GOM i softver Aramis su korišćeni za izvođenje eksperimentalne analize na pripremljenim epruvetama. Pošto se ovaj sistem koristi za merenje deformacija i parametra pomeranja otvaranja vrha prsline CTOD na modifikovanim kompaktnim epruvetama za zatezanje C(T) i epruvetama sa zarezom, dat je i kratak pregled mernih procedura i procesiranja rezultata, kao i moguće primene ovog sistema. Prikazani rezultati daju pregled polja deformacija i pomeranja tokom otvaranja vrha prsline, rasta prsline i u trenutku loma epruvete, što nije moguće putem tradicionalnih metoda merenja. Analizom rezultata pokazano je da je sa velikom preciznošću moguće izmeriti pomeranja tokom otvaranja vrha prsline i dobiti CTOD parametar. Rezultati pokazuju da odabrana metoda pruža dobre rezultate u analizi mehaničkog ponašanja i određivanju parametara mehanike loma metalnih materijala., The principles and examples of state-of-the-art experimental methods for measuring the fracture mechanics parameters are presented in this paper. The methodology of experimental analysis of the fracture mechanics parameters includes investigation of fracture behaviour of metallic materials using modified specimens with initial crack under tensile load, with the primary goal of determining the characteristics of fracture processes for the case of thin plates, using basic fracture mechanics postulates. The methodology also includes the application of experimental fracture mechanics procedures as defined by standards, using three-dimensional stereo-metric mechanical behaviour measurement methods. Fracture behaviour of metallic materials, mainly 316L stainless steel and titanium alloy Ti-6Al-4V specimens, is analyzed by using a digital image correlation (DIC) system for measuring strain and displacement in the material. GOM three-dimensional optical system and Aramis software are used to perform experimental analysis of selected specimens. As this system is used to measure strain and crack tip opening displacement (CTOD) parameter on the modified compact tension specimen C(T) and notch specimens, a basic review of measuring procedures and result processing is given, alongside other possible applications for this system. The presented results show strain and displacement fields during crack tip opening, crack growth, and the moment of fracture of specimens, which are not possible using traditional measurement methods. The analysis of results shows that it is possible to measure displacements during crack tip opening with a great precision, and thus obtain the CTOD parameter. The results show that the selected measuring method obtains good results in the analysis of mechanical behaviour and fracture mechanics parameters of metallic materials.", publisher = "Vojnotehnički institut, Beograd", journal = "Scientific Technical Review", title = "Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma, Digital image correlation method in experimental analysis of fracture mechanics parameters", pages = "53-47", number = "2", volume = "67", doi = "10.5937/str1702047C" }
Čolić, K., Burzić, M., Gubeljak, N., Petronić, S.,& Vučetić, F.. (2017). Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma. in Scientific Technical Review Vojnotehnički institut, Beograd., 67(2), 47-53. https://doi.org/10.5937/str1702047C
Čolić K, Burzić M, Gubeljak N, Petronić S, Vučetić F. Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma. in Scientific Technical Review. 2017;67(2):47-53. doi:10.5937/str1702047C .
Čolić, Katarina, Burzić, Meri, Gubeljak, Nenad, Petronić, Sanja, Vučetić, Filip, "Metoda korelacije digitalnih slika u eksperimentalnoj analizi parametara mehanike loma" in Scientific Technical Review, 67, no. 2 (2017):47-53, https://doi.org/10.5937/str1702047C . .