Способ определения физико-механических характеристик материала

 

Изобретение относится к способам определения физико-механических характеристик материалов и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, подвергающихся циклическому нагружению. Цель изобретения - уменьшение затрат времени При расширении объема получаемых физико-механических характеристик материалов , раб6таюш,их в условиях процессов с сущестйенМой величиной деформации ползучести . Способ заключается в том, что образцы , находящиеся в процессе нагружения под постоянным напряжением, разгружают до нулевого значения напряжения, регистрируют величину деформации образцов во времени , получая диаграммы ползучести и возврата , и по результатам испытаний судят о зависимости деформации образца от напряжения в нем при любом заданном законе нагружения и нагрева как в период активного начального нагружения, так и в периоды разгрузки и повторного нагружения . При этом используют ряд уравнений нелинейной теории наследственной среды , строят графики активного начального и повторного нагружения, разгрузки. 3 ил., 5 табл. с « (Л с ОС ос О5 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .,51, 4 б 01 N 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4017503/31-02 (22) 05.02.86 (46) 15.03.88. Бюл. № 10 (71) Институт механики АН УССР и Украинский научно-исследОвательский и конструкторский институт nb разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и Искусственной кожи (72) Ю. Н. Шевченко> P. Г. Терехов, Е. Н. Востров, М. Е. Бабешко и В. С. Одинец (53) 621.785.79 (088.8) (56) Гусенков А. П. и др. Сопротивление деформированию при циклическом нагружении с малым числом циклов. — Заводская лаборатория, 1961, т. XXVII1, 2, с. 1123—

1129.

Шевченко Ю. Н. и др. Определение функциональной зависимости между напряжением деформацией и температурой при одноосном нагружении на основе нелинейной теории наследственной среды. — Проблемы прочности, 1977, № 2, с. ЗЗ вЂ” 36.

„„Я0„„1381364 A1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к способам определения физико-механических Характеристик материалов и может быть использовано для опредеЛения напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, подвергающихся циклическому нагружению.

Цель изобретения — уменьшение затрат времени при расширении объема получаемых физико-механических характеристик материалов, рабОтающих в условиях процессов с существенИой величиной деформации ползучести. Способ заключается в том, что образцы, находящиеся в процессе нагружения под постоянным напряжением, разгружают до нулевого значения напряжения, регистрируют величину деформации образцов во времени, поЛучая диаграммы ползучести и возврата, и по результатам испытаний судят о зависимости деформации образца от напряжения в нем при любом заданном законе нагружения и нагрева как в период активного начального нагружения, так и в периоды разгрузки и повторного нагружения. При этом используют ряд уравнений нелинейной теории наследственной среды, строят графики активного начального и повторного нагружения, разгрузки. 3 ил., 5 табл.

1381364

Определение координат других точек диаграммы зависимости деформации от времени получают аналогично координатам точки К.

По предлагаемому способу определяют зависимости при нагружении образца IPI

= 23,6 кг,/с (кривая 1, фиг. 3).

На кривой 3 (фиг. 3) изображена диаграмма зависимости е от о при более сложном законе нагружения, разгрузки и повторного нагружения, который задан табл. 2.

10 Пунктирной линией изображены диаграммы зависимости деформации от напряжения в .образце, полученные при испытании образцов по заданным законам нагружения.

Расхождение результатов испытания образцов с результатами, полученными предлагаемым способом, составляет О-I0%.

Таоли,а

8„43

300 0 59 9 15

5,96

314 0,42 6,42

1,20

340 0,29 1,35

Таблица 2

Процесс активного

Процесс разгрузки

Процесс повторного нагружения начального нагружения

1 мин Р кг С мин Рр кг мин Р, кг

310

50

300

100

100

250

95

150

150

60

220

250

250

110

300

150

300

70

100

115

320

340

80

120

340

Пример 2. Серию образцов диаметром

5 мм из сплава ЭИ вЂ” 437, каждый образец которой нагревают соответственно до

400, 500, 600 С., нагружают со скоростью

Р=208 кг/с до заданного напряжения в об- 45 разцах (о=600 МПа), выдерживают 100 мин а затем разгружают мгновенно до о=О и еще в течение 20 мин регистрируют деформацию образцов. Аналогично испытывают образцы третьей, четвертой и пятой серий при возрастании напряжения в образ цах до о=660, 680 и 700 МПа.

Результаты испытаний приведены в табл. 3 и 4.

По результатам испытаний определяют зависимость деформации от напряжения в образцах при любых реальных процессах нагружения, разгрузки и повторного нагружения, и нагрева в пределах измене6 МПа Ы 1с, 10 Е 10 ния температуры 0 — 600 С и напряжения

Π— 720 МПа.

В табл. 5 приведены законы нагружения и нагрева и установленные предлагаемым способом физико-механические характеристики сплава ЭИ вЂ” 437.

Законы нагружения и нагрева образцов выбраны таким образом, чтобы в процессе их выполнения величина деформации ползучести в обра це была значительной. Данные, приведенные в таблицах, показывают, что предлагаемый способ при меньших затратах времени обеспечивает определение физико-механических характеристик материалов при любых реальных законах нагружения и нагрева как в процессе активного начального нагружения, так и в процессах нагрузки и повторного нагружения.

1381364

Форму 2а изобретения

Таблица 3

Результаты испытаний первой серии из сплава ЭИ-437

5 о

6, МПа, при Т, С

400 500 600

380

380

625

633

755

755

782

796 20 гДе 1(81, Т)—

800

817

825

845

845

6—

E—

t—

k(172 И (7.

885

8.62

883

4 8

900 30

Т а а:>;> и а ре > Ihj,t сы ис ииытаиии оараяцоа кз с иоана 00-437 нтороо, тр Tb(й, Itòâåðòîé и пято(сер> I>

1(ояаватеин

Серия оа>раа>И>н

) >- (- ) — (>- I -- (>- I - 1

2" я (7, МПа 600

660

720 600 660 680 722И 600 56О 66О

/20

680

10 >ок Т, С я

400

500

60 ккн

0,74 С,39

0,51

0,50

0,45 G 50 0>64

0,98 1,21 1,78

1,04 1,25 1,8.

О, 3 0,96 1,3»

0,56 0,80 1„ао

0 44 О 63 О 9о

0>39 С,51 0,87

0,57 . :,6»

55 2 06 (), 34

0,60

0>38

2,57 3,70 С,7(, 3,00 rt>34 0,74

1, 32

2,18

1,36

0,58

b0,3О

2,56

1,52

1,3(100

2,68 3,94

25 1 92

0,34

1,08

С, 2

2,26

1.20

l,74

1,94 2,64, .,27

1,60 2,37 0,26

1,54 2,18 0,24

0,85

1,10

0,22

0,98

1,76

105

1,68

0,96

0,68

0,94

l,36

G,!7

110

1,65 0.,139

0,59

1,20

0 95

0 0

0,2 400

0,4 606

0,8 740

1,2 764

1,6 780

2,4 795

3,2 820

4,0 834

Способ определения физико-механических характеристик материала, включающий нагрев образцов, растяжение при мгновенных скоростях нагружения, нагружение постоянным усилием, измерение деформации во времени и оценку ее зависимости от напряжения и нагрева, отлинаюи7ийся тем, что, с целью уменьшения затрат времени при расширении объема получаемых физикомеханических характеристик материалов, образцы после нагружения разгружают до нулевого значения напряжения, регистрируют изменение величины деформации во времени, а о величине деформации ползучести судят по изменению деформации во времени от напряжения и температуры нагрева в периоды активного нагружения и разгрузки по зависимости

f(81T) =а 1+ (t — (t- — t ) )+ t. )

1 — а 1 — сх мгновенная термомеханическая поверхность, которой соответствует серия диаграмм мгновенного растяжения; тем пература метариала образца в момент времени t; напряжение; деформ ация; текущее значение времени. коэффициенты, .определяемые из диагра91м ползучести и возврата; момент времени разгрузки.

1381364 а 10

t., мин

Процесс активного нагружения

83,9

100

0,10

0,10

200

0,17

0,17

300

0,24

0,24

400

0,30

0,30

500

0,40

0,40

600

0,60

0,59

700

0,95

1 07

600

1,18

1,25

715

600

700

1,19

1,245

600

600

1,16

1,21

600

500

i,10

1,17

1 06

600

400

1, }25

600

300

1,02

1,07

600

200

0,98

1,01

600

0,94

100

0,88

600

0,80

0,86

Процесс повторного нагружения

0,85

О, 905

194,47

208,74

223,11

83,9

100

0,91

167,8

251,7

0,97

200

1,04

0,97

300

14,27

28,54

42,81

57,08

71,36

85,63

99,90

102,04

102,04

102,6

102,09

102,11

102,13

102,16

102,18

102,20

167,8

251, 7

335,7

419,6

503,5

587,4

Процесс разгрузки

Таблица 5 редлагае- Проверка

ый способ

1381364

Продолжение табл, 5

Т(ь), С

6 (t)

МПА

P ° 102 мин

Предлагае- Проверка мый способ

400

237,28

251,56

1,10

1,03

500

1,16

1,12

600

1,23

1,23

700

1,50

1,55

1,65

715 с. 1Р рд ЧО бил 2

Рон 1 яа

lg7clP. 5

Составитель А. Османцев

Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 839/38 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откргитий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

ПроизводсТвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

265,83

280,1

282,24

335,7

419,6

503,5

587 II 4

600,0