ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КОРРЕЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ПРИМЕРЕ ДВОЙНИКОВАНИЯ МАГНИЯ И ПОЛОС СДВИГА В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ СТЕКЛЕ
- Авторы: Селезнев М.Н.1, Васильев Е.В.1, Виноградов А.Ю.2
-
Учреждения:
- Тольяттинский государственный университет, Тольятти
- Тольяттинский государственный университет, Тольятти Норвежский технологический университет (NTNU), Тронхейм
- Выпуск: № 4 (2016)
- Страницы: 45-51
- Раздел: Технические науки
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/281
- DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2016-4-45-51
- ID: 281
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Метод корреляции цифровых изображений (КЦИ) широко используется во всем мире при решении самых разнообразных задач, таких как контроль и мониторинг вибрации мостов, ветряных генераторов, схода снежных лавин, отслеживание перемещений объектов в системах безопасности и краш-тестах, измерение локальных деформаций и их распределения в объектах различного масштабного уровня – от микро- до макро-. Данная работа посвящена решению последней указанной задачи, а именно измерению деформационных полей, образованных в результате локализованной деформации, методом КЦИ. В качестве объектов исследования были выбраны явления, активно обсуждаемые научным сообществом в настоящее время: образование полос сдвига в металлических стеклах и двойникование в магнии. Проведены механические испытания образцов с видеорегистрацией деформируемой поверхности. Отработаны методики подготовки поверхности образцов, получения и обработки данных методом КЦИ. Измерены поля деформации на поверхности образцов металлического стекла и магния. Показано, что экспериментально измеренное поле смещения вокруг вершины полосы сдвига с большой точностью совпадает с теоретически рассчитанным полем дислокации в изотропном материале. Обнаружено, что деформационное поле магниевого образца несимметрично изменяет морфологию при смене знака нагрузки. Установлено, что локальная деформация при двойниковании магния доходит до 20 %. Использование субпиксельного алгоритма позволило достичь разрешения, превышающего на два порядка разрешение оптической системы, применяемой в работе. Сделан вывод о высокой эффективности метода КЦИ при исследовании микродеформации материалов, в т. ч. единичных актов деформации на примере полосы сдвига и двойника.
Об авторах
Михаил Николаевич Селезнев
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Автор, ответственный за переписку.
Email: tlt.seleznev@gmail.com
младший научный сотрудник Научно-исследовательского института прогрессивных технологий
РоссияЕвгений Викторович Васильев
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Email: avellko@yandex.ru
младший научный сотрудник Научно-исследовательского института прогрессивных технологий
РоссияАлексей Юрьевич Виноградов
Тольяттинский государственный университет, ТольяттиНорвежский технологический университет (NTNU), Тронхейм
Email: alexei.vino@gmail.com
кандидат физико-математических наук, заместитель директора Научно-исследовательского института прогрессивных технологий, профессор кафедры инженерного проектирования и материалов
РоссияСписок литературы
- Martin S., Ullrich C., Rafaja D. Deformation of Austenitic CrMnNi TRIP/TWIP Steels: Nature and Role of the ε-martensite // International Conference on Martensitic Transformations, ICOMAT-2014. Freiberg, Germany: Elsevier Ltd., 2015. Vol. 2. P. S643–S646.
- Axinte E. Metallic glasses from “alchemy” to pure science: Present and future of design, processing and applications of glassy metals // Materials and Design. 2012. Vol. 35. P. 518–556.
- Kawamura Y., Hayashi K., Inoue A., Masumoto T. Rapidly solidified powder metallurgy Mg97Zn1Y2 alloys with excellent tensile yield strength above 600 MPa // Materials Transactions. 2001. Vol. 42. № 7. P. 1172–1176.
- Niezrecki C., Avitabile P., Waren C., Pingle P., Helfrick M. A review of digital image correlation applied to structural dynamics // AIP Conference Proceedings. 2010. Vol. 1253. P. 219–232.
- Chu T.C., Ranson W.F., Sutton M.A. Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics // Experimental Mechanics. 1985. Vol. 25. № 3. P. 232–244.
- Tong W. An Evaluation of Digital Image Correlation Criteria for Strain Mapping Applications // Strain. 2005. Vol. 41. № 4. P. 167–175.
- Yilmaz A. The Portevin – Le Chatelier effect: a review of experimental findings // Science and Technology of Advanced Materials. 2011. Vol. 12. № 6. P. 1–16.
- Tung S., Sui C. Application of digital-image-correlation techniques in analysing cracked cylindrical pipes // Sadhana – Academy Proceedings in Engineering Sciences. 2010. Vol. 35. № 5. P. 557–567.
- Sousa A.M.R., Xavier J., Morais J.J.L., Filipe V.M.J., Vaz M. Processing discontinuous displacement fields by a spatio-temporal derivative technique // Optics and Lasers in Engineering. 2011. Vol. 49. № 12. P. 1402–1412.
- Binkowski I., Schlottbom S., Leuthold J., Ostendorp S., Divinski S.V., Wilde G. Sub-micron strain analysis of local stick-slip motion of individual shear bands in a bulk metallic glass // Applied Physics Letters. 2015. Vol. 107. № 22. P. 221902.
- Hufnagel T.C., Schuh C.A., Falk M.L. Deformation of metallic glasses: Recent developments in theory, simulations, and experiments // Acta Materialia. 2016. Vol. 109. P. 375–393.
- Efstathiou C., Sehitoglu H. Strain hardening and heterogeneous deformation during twinning in Hadfield steel // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. № 5. P. 1479–1488.
- Begum S., Chen D.L., Xu S., Luo A.A. Low cycle fatigue properties of an extruded AZ31 magnesium alloy // International Journal Fatigue. 2009. Vol. 31. № 4. P. 726–735.
- Bettles C., Barnett M. Advances in wrought magnesium alloys: Fundamentals of processing, properties and applications. Philadelphia: Woodhead Publishing Ltd., 2012. 463 p.
- Vinogradov A., Danyuk A., Khonik V.A. Localized and homogeneous plastic flow in bulk glassy Pd40Cu30Ni10P20: An acoustic emission study // Journal of Applied Physics. 2013. Vol. 113. № 15. P. 153503.
- Селезнев М.Н., Виноградов А.Ю. Исследование кинетики формирования полос сдвига в металлическом стекле с помощью скоростной видеосъемки // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2013. № 3. С. 256–260.
- Pekarskaya E., Kim C.P., Johnson W.L. In situ transmission electron microscopy studies of shear bands in a bulk metallic glass based composite // Journal of Materials Research. 2011. Vol. 16. № 9. P. 2513–2518.
- Виноградов А.Ю., Костин В.И., Мерсон Д.Л., Селезнев М.Н. Универсальный испытательный стенд: пат. РФ № 155260. Заявка № 2015111379/28; 30.03.2015.
- Seleznev M., Vinogradov A. Note: High-speed optical imaging powered by acoustic emission triggering // Review of Scientific Instruments. 2014. Vol. 85. № 7. P. 76103.
- Volterra V. On the equilibrium of multiply-connected elastic bodies // Ann. Ec. Norm. 1907. Vol. 24. № 3. P. 401–517.
- Vinogradov A., Seleznev M., Yasnikov I. Dislocation characteristics of shear bands in metallic glasses // Scripta Materialia. 2017. Vol. 130. P. 138–142.
- Li J.C.M. Dislocations in amorphous metals // Metallurgical Transactions A. 1985. Vol. 16. № 12. P. 2227–2230.