Способ испытания материалов на двухосное растяжение

 

Изобретение относится к способам определения прочностных свойств образцов листового материала путем выдавливания их гидростатическим давлением . Цель изобретения - повышение .информативности путем обеспечения определения локальной деформации и 5 5 5 7 места возникновения трещины. Образец 7 устанавливают в матрицу 5 и зажимают поршнем 2. Давление в камере 3 высокого давления поднимают до величины 0,8-0,9 от давления разрушения образца 7. Снимают давление в камере 3. На образец в области выпучины наносят делительную сетку и вновь устанавливают образец 7 в испытательное устройство. К образцу 7 прикладывают давление величиной 0,8-0,9 от давления , соответствующего разрушению образца одновременно с двух сторон в камерах 3 и 6. Затем повышают давление в камере 3 до разрушения образца 7, скорость деформации которого поддерживают постоянной, регулируя величиг ну давления в камере 3. Давление в камере 6 поддерживают постоянным в процессе нагружения, в результате чего четко проявляется область локализованной деформации. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл. J i (Л сд со ю 00 т Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (191 (11) (504 G 1 N

l К(„щ„";1 я

83 5«, 11-!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4213941!25-28 (22) 24.03.87 (46) 23.01.89. Бюп, М 3 (72) С.В.Журавлев, И.С.Лобанов, А,И.Клемешов, В.А.Кудрявцев, Х.Ç.Мурсалимов и Н.Я,Ротницкая (53) 677.064:620.1 (088.8) (56) Куркин C.À, Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. — М.: Машиностроение, 1976, с. 10-21, 53-62.

Испытательная техника. /Справочник под ред. В.В,Клюева. М.: Машиностроение, с. 11-13, рис. 4. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

НА ДВУХОСНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к способам определения прочностных свойств образцов листового материала путем выдавливания их гидростатическим давлением. Цель изобретения — повьппение информативности путем обеспечения определения локальной деформации и места возникновения трещины. Образец

7 устанавливают в матрицу 5 и зажимают поршнем 2. Давление в камере 3 высокого давления поднимают до величины 0,8-0,9 от давления разрушения образца 7. Снимают давление в камере

3. На образец в области выпучины наносят делительную сетку и вновь устанавливают образец 7 в испытательное устройство. К образцу 7 прикладывают давл ени е в ели чи ной О, 8-0, 9 о т д авл ения, соответствующего разрушению образца одновременно с двух сторон в камерах 3 и 6. Затем повьппают давление в камере 3 до разрушения образца 7, скорость деформации которого поддерживают постоянной, регулируя величи-. ну давления в камере 3. Давление в камере 6 поддерживают постоянным в процессе нагружения, в результате чего четко проявЛяется область локализованной деформации. 3 з.н, ф-лы, 4 ил., 3 табл. !5

1453231

Изобретение относится к испытатепьной технике и может быть использовано для определения прочностных свойств образцов листового материала путем выдавливания их гидростатическим давлением через матрицы круглые, эллиптические или других форм.

Цель изобретения — повышение информативности путем обеспечения опреде- 10 ления локальной деформации и места возникновения трещины.

На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства для реализации 15 способа; на фиг.2 — схема преобразователя сигнапа перемещения вершины деформируемой поверхности испытуемого образца; на фиг.3 — конструкция чувствительного элемента преобразователя 20 сигнапа перемещения вершины деформируемой поверхности образца; на фиг.4график зависимости величины вязкости разрушения К, испытанных материалов от значений относительной протяжен- 25 ности эоны локализованной деформации.

Устройство для реализации способа содержит первый корпус 1, в котором установлен прижимной поршень 2 с полостью, образующей камеру 3 высокого давления, второй корпус 4, в котором установлена матрица 5 с полостью, образующей дополнительную камеру 6 высокого давления. Между прижимным поршнем 2 и матрицей 5 установлен ис- 3 пытуеж»й образец 7 листового материала. Между поверхностями образца 7, матрицы 5 и прижимного поршня 2 установлены уплотнения 8. Корпуса 1 и 4 скреплены замком 9. Источник высоко- 40

ro давления, выполненный в виде насоса 10 с электродвигателем 11, соединен с камерами 3 и 6 через блок 12 регулирукщих органов, который электрически связан с блоком 13 управления, выполненным на основе 3ВМ. Дополнительная камера 6 соединена с гидроаккумулятором 14 и предохранительным клапаном 15, Между прижимным поршнем 2 и первым корпусом 1 образо50 вана полость 16, соединенная с блоком 2 регулирующих органов. В дополнительной камере 6 размещен штырь 17 датчика перемещения вершины выпучины испытуемого образца 7, Штырь 17 датчика входит в состав преобразователя

55 сигнала перемещения вершины деформируемой поверхности испытуемого образца 7 (фиг.2 и 3) и установлен при помощи втулки 18 скольжения, направляющей втулки 19 и направляющего коромысла 20. Штырь 17 прижимается к ролику 21 пружиной 22, а узел 23 выработки сигнала перемещения электрически свяэ.- » с блоком 13 управления.

Способ испытания материалов на двухосное растяжение осуществляют следующим образом.

Образец 7 устанавливают в матрицу

5 и зажимают поршнем 2 путем подач». давления рабочей среды в полость 16.

Затем давление рабочей среды подают в камеру 3 высокого давления до величины 0,80-0,90 от давления разрушения образца 7. Затем снимают давление в камере 3. Вынимают образец 7 с выпучиной из испытательного устройства. Обезжиривают поверхность выпучины. Наносят на нее с двух сторон делительную сетку. Вновь устанавливают образец 7 в испытательное устройство и прикладывают к нему давление . величиной 0,80-0,90 от давления, соответствующего разрушению образца, но одновременно в обеих камерах 3 и 6.

Затем повышают давление только в камере 3 до разрушения образца 7. При таком нагружении образцов на всех испытанных материалах четко проявляется область локализованной деформации — эона шейки. Чтобы обеспечить стабильность локализованной деформации, обеспечивают постоянство скорости деформации образцов 7 следующим образом. Сигнал, пропорциональный величине деформации образца 7, выработанный узлом 23, поступает на блок

13 управления, который, управляя блоком 12 регулирукицих органов, поддерживает давление в камере 3, обеспечивающее постоянство скорости деформации образца 7. В дополнительной камере 6 поддерживается постоянное давление при помощи гидроаккумулятора 14 и предохранительного клапана

15. Испытания проводят в автоматическом режиме.

Материалами для изготовления образцов 7 служат листовые сплавы алюминия марки AMr6 и 1201, а также сплав титана марки ОТ4-1 и листовая сталь типа 18-8. Толщина листов составляет 1,2-3,05 мм. Основная серия опытов проведена на, образцах сплава

АМгб. Испытания образцов других материалов проведены лишь с целью ка14532 11 честненного подтверждения результатов, полученных при испытаниях образцов из алюминиевого сплава марки

АМгб. Свободный размер круглой мат5 рицы составляет 140 мм, В табл.1 представлены значения стандартных механических свойств образцов сплава АИгб толщиной 1,52,0 мм,. определенные при однократном 1о статическом растяжении, а е, — соответствующая ему предельная пластичность, G — предел текучести, 0 предел прочности, 8 — удлинение (на десятикратном образце), — сужение 15 площади поперечного сечения, б разрушающее напряжение, с конечная деформация, соответствующая разрушению.

Как следует из данных, представ- 2о ленных в табл,1, все механические характеристики сплавов изменяются вполне закономерно с из менением величиныы нагартовки (величины предварительной деформации ПД), что соот- 2! нетствует существующим н настоящее время представлениям.

Предварительно экспериментально определены при однократном одноосном статическом разрыве стандартные 30 и нестандартные механические характеристики плоских стандартных десятикратных образцов н виде двойного весла. Результаты экспериментов представлены в табл,2, где приведены так35 же и величины соотношений между протяженностью зоны локальной деформации g (длиной шейки) и равномерным удлинением Ь с одной стороны и стандартными характеристиками пластичности при одноосном 8 и 1 и двухосном (е „) растяжении (в — толщина образца).

Из данных, представленных в табл.

2, следует, что явного коррелирова- 4 ния между стандартизованными и нестандартизонанными механическими характеристиками не наблюдается.

В табл.3 представлены значения соотношений между характеристиками прочности при одноосном и двухосном статическим однократным нагружениям образцов сплава АИгб различной степени нагартовки ПД.

1-. Способ испытания материалов на двухосное растяжение путем нагружения плоского образца внутренним гидравлическим давлением, измерения давления среды и деформации образца в процессе нагружения и в момент разрушения и определения по ним прочностных свойств материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения информативности ггутем обеспечения определения локальной деформации и места возникновения трещины, нагружение образца осуществляют до выявления области локализованной дешормации, измеряют давление среды, соответствующее этой деформации, прикладывают к образцу равное ему давление с другой стороны и поддерживают его постоянным но время дальнейшего нагружения, а деформацию измеряют в зоне локальной деформации.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что после выявления зоны локальной деформации в этой soне на поверхность образца наносят сетку, а измерение деформации осуществляют путем измерения изменения размерон сетки.

3. Способ по п,1, от ли ч аюшийся тем, что з а момен" ныянле55

Из табл.3 следует, что между характеристиками прочности, определенными при одноосном и двухосном нагружениях, наблюдается явная корреляция в зависимости от величины ПД степени нагартовки.

Отсюда следует, что характеристика локальной, сосредоточенной деформации не может быть определена ðàñсчетным путем, исходя из соотношения обычных стандартизованных характеристик. Få следует определять экспериментально, Иа фиг.4 представлен график с корреляционной кривой, связывающей значения вязкости разрушения h,С со значениями относительной локализованной, сосредоточенной пластической деформацигг.

Как следует из рассмотрения и анализа, представленных на фиг,4 данных, между неличинами 1, С и ) /b наблюдается прямая, хотя и не линейная, корреляция.

Таким образом, способ дает возможность оценить величину вязкости р азрушения, Способ дает воз можност ь оценить трещиностойкость материала на образцах небольших толщин, т, е. реализует условие плоской деформации.

Фор мул а из о бр ет ения

-"Т

Двухосное растяжение

Одноосное растяжение

Степень нагартовки

ПД, %

8, о В

МПа MIa .

V, % - кг

180 333 28,7 46,5 470 36

300 380 19 3 43 3 510

10

355 410 14,1 44,3 505

370 420 11,1 35,7 500 380 430 7,7 28,2 500

30

Таблица2

Степен

Г

9 ь, Ь % г У Е нагартовки

ПД %

4,7 10 0,35 0,21 0,28

4,1 4 0,21 0,09 0,16

3,8 3 0,21 0,07 0,17

20

0,27 0,08 0,27

0,26 0,07 0,33

1,05 3

0,8- 2

1 ю2

Таблиц аЗ

Степень бв от в ь оо. бв- Ъ

Р 20 ОР

+or нагартовки

ПД, %

1,85 Ор71 0 ° 546 01376 2э61

1,25 0,74 0,667 0,)57 1,70

1,15 0,81 0,757 0,109 1,42

20 ния области локализованной деформации принимают момент нагружения образца до величины давления 0,8-0,9 от величины давления разрушения, 4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что нагружение об1453231 6 раэца осуществляют с равномерной скоростью деформирования путем измерения перемещения вершины деформируе5 мой поверхности и изменения в соответствии с ним нагружающего давления среды.

Степень

30, 1,13 0,84 0 790 0,100 1,35

40 1,13 0»86 0,810 1 00 1,32 нагартовки

HA9 X в

« ох

1453231

Продолжение табл.3

I ü 0Ъ у б 26

1453231

l7 1 КГфРУ

Составитель Б. Грабов

Редактор И.Бланар Техред N.Äèäûê

Корректор В. Гирняк

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7274/37 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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