Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии и образец для его осуществления

 

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам и образцам для усталостных испытаний при неоднородном напряженном состоянии. В образце в виде плоского S-образного элемента с центром симметрии выполняют в захватных участках узлы крепления в виде гнезд с центрами, расположенными вдоль двух дуг окружности с центром в центре симметрии образца. Образец циклически нагружают. Меняя узлы крепления образца, меняют градиент в зонах реализации неоднородного напряженного состояния. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)л G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,, .1 1,Яр

МЦдР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ зом. (21) 4739727/28 (22) 25,09.89 (46) 15.08.91. Бюл.№30 (71) Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им ".А.Чаплыгина и Новосибирский институт инженеров водного транспорта (72) В.И,Капустин и О.T.Ñèäîðîâ (53) 620.178 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1244555, кл.G 01 N 3/32, 1985, Авторское свидетельство СССР

¹ 11005577880011, кл. G 01 N 3/00. 1981. (54) СПОСОБ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

МАТЕРИАЛА ПРИ НЕОДНОРОДНОМ НАИзобретение относится к технике механических испытаний, к способам и образцам для усталостных испытаний при неоднородном напряженном состоянии.

Цель изобретения — повышение достоверности результата путем учетна изменения напряженного состояния с развитием пов режден ности.

На фиг.1 приведен предлагаемый образец, общий вид: на фиг.2 — зависимости изменений относительной величины предельной нагрузки (P) по отношению к нагрузке при нагружении через первый узел от номера узла нагружения (N), который связан с величиной неоднородности напряженно-деформированного состояния (НДС).

Устройством для реализации способа может служить стандартная испытательная машина, позволяющая циклически нагружать исследуемый образец.

» БЫ» 1670506 Al

ПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ И ОБРАВЕЦ

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к механическим испытаниям. к способам и образцам для ус талостных испытании при неоднородном напряженном состоянии. В образце в виде плоского S-образного элемента с центром симметрии выполняют в захватных участках узлы крепления в виде гнезд г центрами. расположенными вдоль двух дуг окружности с центром в центре симметрии образца

Образец циклически нагружают Меняя узлы крепления образца, меняют градиент в зонах реализации неоднородного напряженного состояния. 2 с.п.ф-лы. 2 ил.

Образец содержит узлы 1 5 крепления в виде гнезд, рабочий участок б, захватные участки 7.

А. D обозначают рабочие зоны образца, т.е. зо",û реализации неоднородного НДС.

Рабочии участок 6 сопряжен с захватными участками по окружности радиуса R. а образец представляет собой S îáðàýíûé элемент. На каждом захватном участке выполнены узлы 1 — 5 крепления (например, в виде отверстий), причем одноименные узлы крепления диаметрально расположены на дуге окружности с центром, совпадающим с центром образца. Крайние узлы 1 и 5 крепления каждого захватного участка 7 выполнены в месте пересечения плоскости образца с взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через центр рабочего участка 6.

Способ реализуется следующим обра1670506

Образец материала циклически нагружают, ступенчато изменяя величину градиента напряжения — величину неоднородности НДС, по мере накопления поврежденности. При использовании данного образца ступенчатое изменение градиента осуществляется перестановкой узлов крепления образца.

Однокомпонентное нагружение, которое реализуется в предлагаемом способе, более точно и просто, чем многокомпонентное нагружение при неоднородном НДС.

Наличие у образца только двух концентратов — конкретных мест, в который регистрируется изменение температуры, позволяет повысить точность, так как исключает неопределенность, которая присутствует при наблюдении эа температурой по периметру поверхности проточки, Измерение величины нагрузки и величины неоднородности НДС в момент начала теплового излучения, по которому судят об изменении температуры с рабочей эоны образца, по зволяет с большей точностью характеризовать прочностые свойства материала, чем измерение температуры с поверхности проточки. Сравнение зависимости изменения относительной величины нагрузки для образца, выполненного из исследуемого материала, с зависимостью для образца, выполненного из другого материала, позволяет количественно оценить изменение прочностных свойств исследуемого материала, Пример, Необходимо определить и сравнить прочностные характеристики двух материалов — стали 1Х18Н10Т и меди М1.

Для этого наносят покрытие — липкую полихлорвиниловую изоляционную ленту на рабочую часть образцов, закрепляют каждый образец в испытательной установке за узлы

1 — 1 крепления. Нагружают ступенчато увеличивающейся циклической нагрузкой при пульсирующем цикле до тех пор, пока в рабочих зонах А и В зарегистрируется начало увеличения интенсивности потока инфракрасного излучения.

Для регистрации потока инфракрасного излучения используют тепловизор А6А-680 с чувствительностью 0,1 радиационной температуры. В MQMGHT начала увеличения интенсивности потока инфракрасного излуЧения измеряют величину нагрузки, измеряют и изменяют величину неоднородности

НДС рабочего участка образца одновременно путем нагружения S-образного образца, Для изменения неоднородности закрепляют S-образный образец за узлы 1 — 1, 2 — 2, 3 — 3,,... N — N (N = 5). Измеряют величину неоднородности, в данном примере по но5

ЗО

50 меру узла, через который производилось нагружение образца, Максимальная величина неоднородности соответствует закреплению за узлы 1 — 1, а при закреплении за узлы 5 — 5 (фиг.1) в центральной части образца реализуется практически однородное НДС.

После определения предельной нагрузки при закреплении эа узлы 1 — 1 образец переставляют и нагружают за узлы 2 — 2 и т.д.

Аналогичные операции проводят по определению величины предельной нагрузки, повторяют для второго образца (медного).

Стальной и медный образцы изготовлены по одному чертежу и имеют одинаковые размеры. Толщина образцов 3 мм, Для нагружения используют машину для усталостных испытаний типа MTS. Частота нагружения равна 10 Гц.

В результате испытаний партии иэ трех образцов для каждого материала получен график (фиг,2), Иэ фиг.2 видно, что если сталь и медь при неоднородности НДС, соответствующей точке 1, характеризовать одинаковой величиной предельной нагрузки, то при однородном НДС предельная нагрузка для стали примерно в два раза больше, чем для меди.

Формула изобретения

1. Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии, заключающийся в том. что образец циклически нагружают и регистрируют изменение температуры в зоне неоднородного напряженного состояния, по которому судят о кинетике повреждения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности путем учета изменения напряженного состояния с развитием поврежденности, при нагружении ступенчато изменяют градиент напряжений в зоне неоднородного напряженного состояния.

2. Образец для усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии, содержащий два захватных участка и расположенный между ними прямолинейным рабочий участок, включающий две эоны неоднородного напряженного состояния, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью повышения достоверности результата испытаний путем обеспечения учета изменения напряженного состояния с развитием поврежденности, образец имеет форму пластины, захватные участки выполнены в форме секторов с гнездами для подсоединения к испытательной машине, центры которых расположены вдоль дуг одной окружности, центр которой совпадает с центром образца, захватные участки образуют совместно с рабочим участком S-об1670506 разный элемент, а эоны неоднородного напряженного состояния расположены на участках сопряжения рабочего участка с захватными.

1670506

Составитель А,Поспелов

Редактор Л,Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 2743 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскими комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101