Способ механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость. Цель изобретения - повышение точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин. В пазу полуматрицы 1 устанавливают двояковыпуклую линзу 2 из упругого материала с центральным отверстием, в верхней и нижней частях которой последовательно размещают центрирующую прокладку 3, упор 4, компенсирующую прокладку 5, опоры 6, образец 7 с надрезом 8 и датчиками 11, а также фигурную прокладку 9 с отверстием , в котором установлен пуансон 10. На линзу 2 устанавливают полуматрицу 12, отверстие 13 которой предназначено для электоровводов датчиков 11. Нагружение образца 7 осуществляют путем приложения сжимающих усилий к полуматрицам 1, 12 и создания внешнего давления в линзе 2. О характеристиках материала судят по степени смыкания или раскрытия трещины, что увеличивает его сопротивляемость хрупкому разрушению, повышает трещиностойкость и позволяет менять характер напряженного состояния в локальной обла сти возникновения и развития трещины, что повышает точность оценки предельного состояния.материала на стадии образования и развития трещин. 1 ил. (/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4420566/28 (22) 04,05,88 (46) 07,01.91. Бюл, ¹ 1 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) В.А.Шапочкин и Е.В.Шапочкина (53) 620.174(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N489986,,кл. G 01 N 3/00, 1971. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ HA ХРУПКОЕ РАЗРУШЕНИЕ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость.

Цель изобретения — повышение точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин.

В пазу полуматрицы 1 устанавливают двояковыпуклую линзу 2 из упругого материала с центральным отверстием, в верхней и

„„5LJ„„1619110 А1 нижней частях которой последовательно размещают центрирующую прокладку 3, упор 4, компенсирующую прокладку 5, опоры 6, образец 7 с надрезом 8 и датчиками

11, а также фигурную прокладку 9 с отверстием, в котором установлен пуансон 10. На линзу 2 устанавливают полуматрицу 12, отверстие 13 которой предназначено для электоровводов датчиков 11. Нагружение образца 7 осуществляют путем приложения сжимающих усилий к полуматрицам 1, 12 и создания внешнего давления в линзе 2.

О характеристиках материала судят по степени смыкания или раскрытия трещины, что увеличивает его сопротивляемость хрупкому разрушению, повышает трещиностойкость и позволяет менять характер напряженного состояния в локальной области возникновения и развития трещины, что повышает точность оценки предельного состояния. материала на стадии образования и развития трещин. 1 ил.

1619110

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость.

Цель изобретения — повышение точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин.

На чертеже изображена схема реализации описываемого способа.

Способ осуществляется следующим образом. Полуматрицу 1 с фигурным пазом устанавливают на столе силового пресса (не показан), В пазу полуматрицы 1 устанавливают упругий передающий элемент, выполненный в виде двояковыпуклой линзы 2 с центральным отверстием, В одной части линзы 2 последовательно размещают центрирующую прокладку 3, упор 4 и компенсирующую прокладку 5, на которой устанавливают опоры 6 для образца 7 с предварительно изготовленным инициирующим надрезом 8. В другой части линзы 2 последовательно размещают фигурную прокладку 9 с центральным вырезом, в котором устанавливают пуансон 10, предназначенный для взаимодействия с образцом 7 со стороны, противоположной надрезу 8.

На образце 7 предварительно закрепляют датчики 11. На линзу 2 устанавливают полуматрицу 12 с центральным отверстием 13 для электровводов датчиков 11.

После сборки элементов упругого передающего элемента с образцом 7 и полуматрицами 1 и 12 осуществляют нагружение образца 7 путем приложения сжимающего усилия к полуматрицам 1 и 12. При этом создается внешнее давление в линзе 2, а расположенные в отверстии последней прокладки 3, 5, 9 и упор 4 позволяют осуществить силовой контакт пуансона 10 с образцом 7 и получить при этом требуемый уровень внешнего давления. Увеличение поперечной изгибающей силы зависит от отношения площадей контакта пуансона 10 и площади контакта последнего с прокладкой 9, а также от отношения упругих характеристик пуансона 10 и линзы 2, Интенсивность нагружения определяется также толщиной прокладок 3, 5 и 9 и их механическими свойствами. Изменением этих параметров осуществляют испытание образцов на хрупкое разрушение и трещиностойкость при различных напряженных состояниях и различных условиях внешнего давления. B процессе испытания в качестве характеристик материала образца 7 испол ьэуют степень смыкания исходного надреза

8 от воздействия внешнего давления или

20 Размеры и форма надреза и размеры усталостной трещины: 1 х 8 мм, 30, I = 2.0 мм.

45 степень раскрытия надреза 8 от изгиба, по которым судят о свойствах материала.

При испытании образцов на осевое растяжение плоских образцов с центральной трещиной, осевое растяжение цилиндрических образцов с кольцевой трещиной, внецентренное растяжение образцов с краевой трещиной, на осевое сжатие, используют упоры и прокладки соответствующей формы, для которых в упругом передающем элементе изготавливают соответствующие вырезы и отверстия.

Пример. Проводились механические испытания стандартных макрообразцов размером 10 х 20 х 50 мм. изготовленных из сверхтвердых и особопрочных материалов на попеоечный изгиб под давлением до

100 кбар для определения характеристик хрупкого разрушения и трещиностойкости.

Расстояние между опорами 40 мм. Размеры двояковыпуклой линзы упругого передающего элемента: диаметр 120 — 150 мм, толщина 40-50 мм, размер центрального отверстия 10 х 50 мм. Для создания давления в линзе до 100 кбар использовался пресс усилием 10 тыс.т. При этом максимальная величина поперечной изгибающей нагрузки составила 5-10 т.

Наличие высокого внешнего давления в ряде случаев приводило к хрупкопластическому разрушению или к классической схеме изгибной деформации образцов. При давлении в 100 кбар прочность материала образцов возросла в 2-5 раэ.

Таким образом, использование в способе внешнего давления, обеспечивающего увеличение сопротивляемости хрупкому разрушению и увеличению трещиностойкости позволяет менять характер напряженно о состояния в локальной области возникновения и развития трещины, что повышает точность оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин.

Формула изобретения

Способ механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость, по которому устанавливают образец с трещиной на опорах, нагружают

его при помощи упругого передающего элемента и пуансона изгибающей нагрузкой до разрушения и определяют характеристики разрушения, по которым судят о свойствах материала, о т и и ч ч к шийся тем, что, с целью повышения точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин, упругий

1619110

Составитель М.Матюшин

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор В.Данко

Заказ 40 Тираж - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 передающий элемент выполняют из двух частей, опоры размещают при поглощи соответствующих упоров и фигурных прокладок в одной части упругого элемента, пуансон при помощи соответствующих прокладок размещают в фигурном отверстии другой части упругого элемента. части упругого элемента устанавливают в фигурных пазах полуматриц для создания давления. нагружение образца осуществляют путем приложения сжимающего усилия к полуматрицам и создания внешнего давления в упругом элементе. а в

5 качестве характеристик разрушения используют степень смыкания исходной трещины от воздействия внешнего давления и степень раскрытия трещины от изгиба.