Способ испытаний на циклические нагрузки цилиндрического образца

 

Изобретение относится к области испытаний , к способам циклических нагружений цилиндрических образцов Цель изобретения - повышение достоверности определения усталостных характеристик упругопластических цилиндрических образцов за счет исключения их поверхностного разрушения . Цилиндрический образец 2 охватывают параллельными ему валками 1, сжимают образец и приводят валки во вращение, в результате чего материал образца циклически нагружается Усилие поджатия валков опредрляют из требования усталостного разрушения материала на оси образца. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (м)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631647/28 (22) 17.11.88 (46) 07.05.91. Бюл, ¹ 17 (71) Курганский машиностроительный институт и Московский авиационный технологический институт им, К,Э. Циолковского (72) Ф.М.Быков и М.Н.Степнов (53) 620,178(088.8) (56) Испытание материалов./ Справочник под ред. Х.Блюменауэра, М.: Металлургия, 1979, с.154. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ НА ЦИКЛИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО

ОБРАЗЦА

Изобретение относится к области испы-. таний, к способам циклических нагружений цилиндрических образцов.

Цель изобретения — повышение достоверности определения усталостных характеристик упругопластических цилиндрических образцов эа счет исключения их поверхностного разрушения.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Устройство для реализации способа содержитдва(или более) валков1, оси которых параллельны оси образца 2 и равномерно распределены вокруг нее, а также средства для создания радиальных усилий обжатия образца 2 и средства для вращения валков 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 2 охватывают валками 1, поджимают ими образец и приводят валки во вращение. Максимальное контактное на(57) Изобретение относится к области испытаний, к способам циклических нагружений цилиндрических образцов. Цель изобретения — повышение достоверности определения усталостных характеристик упругопластических цилиндрических образцов эа счет исключения их поверхностного разрушения. Цилиндрический образец 2 охватывают параллельными ему валками 1, сжимают образец и приводят валки во вращение, в результате чего материал образца циклически нагружается. Усилие поджатия валков опредрляют из требования усталостного разрушения материала на оси образца, 1 ил. пряжение Р определяется усилием поджатия валков и полушириной Ь контакта, т.е. может регулироваться как усилием поджатия, так и числом охватывающих образец валков и отношением радиуса валка к радиеЪ усу образца.

Напряжения, возникающие в опасных ф( точках при радиальном сжатии цилиндрических тел вращения, могут быть определены () из уравнений: (Л а) в зоне упругого деформирования фь

Р0b

2 2 172 (х +Ь) (1)

РоЬ евй ммин = — — — —.7- (2) (x +Ь) ( б) в зоне пластического деформирования

Pî

<Ъини =(И (arctg — + ) (3)

i х Х2+ Ь2

1647354

Ро i Ь bx о;,ин = — — агс19 — + хг + г

i,(4) гдето — коэффициент Пуассона деформируемого материала;

Pp — максимальное контактное напряжение в радиальном направлении;

b — половина ширины контакта в сечении максимальных напряжений; х — расстояние от контактной поверхности до рассматриваемой точки в сечении максимальных напряжений.

Закон надежного изменения напряжений в опасных точках для различных условий циклического нагружения описывается уравнением (5) где aa — амплитуда заданного цикла напряжений;

a-t — предел выносливости материала для симметричного цикла напряжений;

am — среднее напряжение заданного цикла;

ob — предел прочности материала: п — показатель степени усталостной кривой, учитывающий свойства материала, (и = 0,63 для алюминия, n = 0,78 для легированных сталей, n = 085 для углеродистых сталей).

Предел выносливости материала выражаем

am и

%д = aa + 1дщ = 1д-1 () — ) 1 am ° (6) оь)

Определив границу зон упругого и пластического поведения материала образца, накладываем условие на контактное напряжение, измерив которое на образце, задаем ограничение на усилие поджатия валков.

Для большинства случаев нагружения орасные точки лежат на оси образца, т.е. x = r, где г — радиус образца. Валки 1 приводят во вращение без проскальзывания относительно образца 2, s результате чего материал образца циклически нагружается в каждой точке.

Надежные режимы циклического нагружения можно обеспечить при условии, что

a66a)(c < О) 9 (7)

Следовательно, с учетом соотношений (1) — (7) условиями надежных режимов циклического нагружения являются следующие неравенства: а) при упругом деформировании

„г+„г

Рд < (1д-1 (д — — ) +(Ут) (8) б) при пластическом деформировании

1,57

Po < — эгсд9 — + —— х х а 1 1 — — "+amm (9) Таким образом, после установления ко5 ординаты хо границы зоны пластического и упругого деформирования материала используют при выполнении условия х > х, условие (8), в противном случае, условие (9) для задания усилия поджатия валков.

Формула изобретения (хд .д b»» х

am при х ?.х, 40 ст(и при х < xp,, где Pp — максимальное контактное радиальное напряжение;

ab — предел прочности материала образца; сь1 — предел выносливости материала при симметричном цикле;

am — среднее напряжение цикла;

2 Ь вЂ” ширина контакта в сечении максимальных контактных напряжений; и — показатель степени усталостной кривой, учитывающий свойства материала; х — расстояние от контактной поверхности до зоны локализации максимальных напряжений;

xp — расстояние QT контактной поверхности до границы между областями упругого и пластического поведения материала.

Способ испытаний.на циклические нагрузки цилиндрического образца, заключэ15 ющийся в том, что образец прокатывают и сжимают с помощью параллельных ему валков и определяют физико-механические характеристики его материала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

20 достоверности при определении усталостных характеристик упругопластических металлических образцов за счет исключения их поверхностного разрушения, измеряют величину максимального контактного ради25 ального напряжения и ширину контакта в сечении максимальных контактных напряжений, определяют расстояние от контактной поверхности до зоны локализации максимальных напряжений и границу между об30 ластями упругого и пластического поведения материала, а сжатие осуществляют усилием, выбираемым из условия

1647354

Составитель Д.Поспелов

Редактор Г.Наджарян Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 1646 Тираж 400 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