Способ выращивания поверхностной трещины в образце материала
Изобретение относится к способам испытаний на трещиностойкость и позволяет повысить точность получения требуемой глубины трещины. Нагружают призматические образцы с продольным прямоугольным выступом на грани и поперечным надрезсм изгибной нагрузкой до момента выхода вершины трещины за пределы зоны пластической деформации. Выступ при этом находится в зоне сжатия. Удаляют выступ. Образцы нагружают различным количеством циклов. Доламывают их приложением однократной статической нагрузки и определяют глубину усталостной трещины.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 3/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
6ЖОНЗНМ
ЯТБЩЩ Щ,".д Р. Р 1БЛИОТЕг,,А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4600226/28 (22) 31.10.88 (46) 15.01.91. Бюл, М 2 (71) Львовский политехнический институт им, Ленинского комсомола (72) Ю.Н. Ленец, Н,Д. Дмитрах, Ю.Г. Матвиенко и И.B. Панасюк (53) 620.115.84(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N. 11003377112277, кл. G 01 N 3/00, 1982. о (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ В ОБРАЗЦЕ МАТЕРИАЛА
Изобретение относится к способам испытаний на трещиностойкость и позволяет изготовить образец с поверхностной полуэллиптической (несквозной) трещиной требуемого размера.
Цель изобретения — повышение точности получения требуемой глубины трещины.
Способ осуществляют следующим образом.
Образцы изготавливают из отожженной стали 40X (оо = 420 МПа) сечением
12х18 мм и длиной 180 мм, вдоль меньшей грани каждого образца симметрично относительно ее продольной оси оставляют продольный прямоугольный выступ шириной 4 мм и высотой 1,5 мм. На середине длины образца перпендикулярно ребрам выступа выполняют острый V-образный поперечный надрез глубиной 1 мм. Для того, чтобы получить трещину заданной глубины, проводят предварительные испытания образцов для установления соответствия величины нагрузки глубине получаемой трещины. Две партии таких образцов (по 5 шт. каждая) нагружают консольным изгибом с частотой
„„. Ж„„1620890 А1 (57) Изобретение относится к способам испытаний на трещиностойкость и позволяет повысить точность получения требуемой глубины трещины. Нагружают призматические образцы с продольным прямоугольным выступом на грани и поперечным надрезсм изгибной нагрузкой до момента выхода вершины трещины за пределы эоны пластической деформации. Выступ при этом находится в зоне сжатия. Удаляют выступ.
Образцы нагружают различным количеством циклов. Доламывают их приложением однократной статической нагрузки и определяют глубину усталостной трещины.
17 Гц так, чтобы надрез располагался в зоне сжатия образца, а максимальные нетто-напряжения цикла, рассчитанные без учета влияния надреза, составляли у первой и второй партии образцов соответственно 320 и
270 МПа. Минимальное значение напряжений цикла равнялось нулю. Образцы каждой серии нагружают различным количеством N циклов. Далее образцы доламывают приложением однократной статической нагрузки, а глубину усталостной трещины! определяют с помощью инструментального микро скопа.
Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.
По результатам этих предварительных испытаний для каждого значения h,о определяют количество Й циклов нагрузки, необходимое и достаточное для достижения трещиной границы зоны пластически деформированного материала, когда она прекращает свой рост. В первом случае
hN1=750 10 циклов. во втором Ьйф- ,= 500 10 циклов.
1620890
Таблица 1
Глубина I трещины (мм) при количестве N циклов нагружения, h,î =320 МПа
150
N х 1000 50
500
750
1000
1,02
1,35
1,60
I 0,55
1,60
Таблица 2
Глубина ) трещины (мм) при количестве N циклов нагружения, h,o > = 270 МПа
150
N х 1000 50
750
500
1000
0,43
I 012
0,95
0,95
0,95
Составитель Г. Савин
Редактор M. Клемеш Техред M.Моргентал Корректор Т. Палий
Заказ 4240 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
Затем для выращивания в образцах трещин заданной глубины 1,60 и 0,95 мм (требуемых для последующих испытаний на трещиностойкость) к аналогичным образцам прикладывают аналогичным образом 5 нагрузку, вызывающую в них максимальные напряжения цикла 320 и 270 МПа соответственно, количество циклов нагрузки составляет соответственно 750 10 и 500 10 . з
Предложенный способ основан на том, 10 что при циклическом нагружении изгибом так, чтобы надрез располагался в зоне сжатия образца, у вершины надреза возникает зона пластически деформированного материала, в пределах которой существуют оста- 15 точные растягивающие напряжения.
Взаимодействие этих напряжений с приложенными извне сжимающими напряжениями приводит к образованию и распространению усталостной трещины. 20
При этом распространение трещины прекращается, как только ее вершина выйдет за пределы упомянутой выше зоны пластически деформированного материала, т.е. окажется в поле сжимающих напряжений. 25
Следовательно, изменяя размер зоны пластически деформированного материала (за счет изменения прикладываемой к образцу нагруэки), можно изменять (регулировать) глубину поверхностной трещины, полученной в результате применения данного способа, причем приложение к образцу завышенного количества циклов нагрузки не отразится на точности полученных результатов, так как на протяжении излишнего количества циклов нагрузки трещина, достигнув требуемой глубины, дальше не распространяется. Это затягивает испытания и нецелесообразно с экономической точки зрения.
Формула изобретения
Способ выращивания поверхностной трещины в образце материала, заключающийся в том, что призматический образец материала с продольным прямоугольным выступом на одной из граней и поперечным надрезом на этом выступе циклически нагружают до образования и прорастания трещины за пределами выступа и удаляют последний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности получения требуемой глубины трещины, нагружение осуществляют изгибной нагрузкой до момента выхода вершины трещины за пределы зоны пластической деформации материала таким образом, чтобы выступ находился в зоне сжатия.
