Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагружении

 

Изобретение относится к технике испытаний материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении. Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца. На поверхности образца в зоне концентрации наносят две метки. Циклически нагружают образец без создания неупругих деформаций и освещают образец пульсирующим светом удвоенной частоты. Совмещают изображения каждой метки и увеличивают уровень нагрузки. О неупругой деформации судят по расстоянию между изображениями меток. 3 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (Ь. о

6д. ф

О

M (21) 4425415/28 (22) 16,05.88 (46) 15.07.91. Бюл. М 26 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) В.Т.Трощенко, Е.И.Митченко и А,А.Голык (53) 620.178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1568695, кл. G 01 N 3/32, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

НЕУПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Изобретение относится к испытаниям материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении.

Цель изобретения — повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца.

На фиг.1 приведена схема циклического нагружения консольно закрепленного образца растяжением-сжатием нагрузкой Р; на фиг.2 — зависимость перемещения метки

А, обусловленного циклической нагрузкой

Р, от времени; на фиг,3 — схема измерения неупругой деформации в зоне концентратора напряжения при циклическом нагружении с помощью двух меток Б и В.

Для реализации способа используется

" испытательная машина, позволяющая циклически нагружать образец, приспособление для нанесения меток (например, микротвердомер типа ПМТ-3), устройство для освещения образца пульсирующим светом и устройство для регистрации изобра(57) Изобретение относится к технике испытаний материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении. Цель изобретения — повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца.

На поверхности образца в зоне концентрации наносят две метки. Циклически нагружают образец без создания неупругих деформаций и освещают образец пульсирующим светом удвоенной частоты. Совмещают изображения каждой метки и увеличивают уровень нагрузки.

О неупругой деформации судят по расстоянию между изображениями меток. 3 ил. жения, связанное с устройством для осве щения, Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при использовании пульсирующего (стробоскопического) освещения, имеющего определенный сдвиг фазы вспышек и удвоенную частоту по отношению к циклическому нагружению, а также с помощью нанесенных на поверхность образца в непосредственной близости от вершины концентратора напряжений двух меток, измеряют перемещение последних в момент, когда нагрузка принимает нулевое значение, По замеренным перемещениям меток определяют величину неупругой деформации за цикл в локальной зоне у вершины концентратора напряжений.

Способ реализуется следующим образом.

Для упрощения рассмотрим сначала пример реаЛизации способа при наличии одной метки А на поверхности образца (фиг.1 и 2). К образцу прикладывают цикли1663492 ческую нагрузку, вызывающую упругие деформации, и освещают метку стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения. В результате наблюдают два изображения метки А. В зависимости от сдвига фазы авспышек стробоскопического света по отношению к циклической нагрузке наблюдают два различных иэображения метки А; I -1, 2 -2 и т.д. Далее подбирают такой сдвиг фазы а,, при котором оба изображения метки 3 -3 сольются в одно. Это означает, что вспышки стробоскопического света производятся в момент, когда амплитуда нагрузки принимает нулевое значение.

Если теперь увеличить нагрузку до величины, вызывающей неупругие деформации в образце, и осветить метку стробоскопическим светом удвоенной частоты и со сдвигом фазы а вспышек bio отношению к частоте и сдвигу фазы нагружения, то в поле зрения наблюдают два изображения метки .СС il

А †. -3, расстояние между которыми соответствует неупругой составляющей размаха полного перемещения метки А при циклической нагрузке Р (фиг.2); В этом случае величина неупругой деформации за цикл определяется ho следующей формуле: где I — расстояние от метки до эащемления, т.е. база измерения.

Для измерения величины неупругой деформации за цикл в,локальной зоне, например, в вершине концентратора напряжения (фиг.3) на поверхность образца е исследуемой области наносят (с помощью, например, микротвердомера ПМТ-3) две метки Б и В на расстоянии I друг от друга (при использовании микротвердомера ПМТ-3 метки можно наносить на расстоянии 0,01 мм и более). При упругом деформировании исследуемой локальной зоны производят освещение меток стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, изменяют сдвиг фазы вспышек таким образом, чтобы в поле зрения (наблюдение за метками проводят с помощью микроскопа, который на чертеже не показан) находились только по одному изображению каждой метки Б и В. В случае неупругого деформирования исследуемой локальной области в пале зрения будут находиться по

Р / два изображения каждой метки — Б-Б и

В-В . измерив расстояние между которыми дй и дй определяют"величину неупругой деформации за цикл по следующей формуле

Е и - и

Io

Предлагаемый способ определения величины неупругой деформации по сравнению с прототипом обеспечивает возможность измерения неупругих: деформаций эа цикл в локальных зонах, например в вершине геометрического концентратора напряжения, в вершине трещины, в зонах концентрации напряжений, обусловленных . неоднородностью структуры материала. База измерения неупругой деформации в соответствии с предлагаемым способом при использовании микротвердомера ПМТ-3 составляет 0,01 мм и выше, в то время как минимальная база измерения неупругой деформации в соответствии в соответствии с существующими методами ограничивается минимальной базой тенэорезисторов и составляет 0,5 мм, Формула изобретения

Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагружении, заключающийся в том, что образец циклически нагружают.при постоянной амплитуде цикла в области неупругих деформаций и регистрируют параметр деформации на поверхности образца, по которому определяют величину неупругой деформации; отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности перед нагружением, вызывающим неупругие деформации в зоне концентрации деформации, на поверхность образца наносят две метки, нагружают циклической нагрузкой в области упругих деформации с частотой, равной ча45 стоте нагружения в области неупругих деформаций, освещают его поверхность пульсирующим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, и совмещают изображения каждой из меток пу50 тем изменения сдвига фазы освещения относительно циклического нагружения, а в качестве параметра деформации измеряют расстояние между изображениями меток при нагружении, вызывающем неупругие

55 деформации.

1663492

Редактор H.Ãîðâàò

Заказ 2260 Тираж 395 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

In 0

Составитель Д,Поспелов

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк