Способ испытания на ползучесть образцов материалов

 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными свойствами материала. Испытывают два гладких образца материала, один из которых подвергают нагружению постоянной во времени нагрузкой при постоянной температуре , а другой - мгновенному растяжению при той же температуре. В процессе испытаний измеряют деформации ползучести и величины мгновенных деформаций, соответствующих пределу текучести, а также нескольким уровням напряжений в упругой и пластической областях и на этой основе определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения. Устанавливают соотношение между значениями напряжений при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят о ползучести. 3 ил.к V 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 и Э/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801698/28 (22) 14.03.90 (46) 15 05о2 Бюл. ¹ 18

71) Институт механики АН УССР

2) В.П. Голуб (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1317315, кл. 6 01 N 3/18, 1987.

Металлы. Метод испытания на ползучесть, ГОСТ 3248-81. M. Издательство стандартов. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ПОЛЗУ-.

ЧЕСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, Цель изобретения — уменьшение трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний образцов материалов на ползучесть и может быть использовано в исследовательской практике, а также в энергомашиностроении при определении характеристик ползучести материалов и перемещений элементов конструкций вследствие ползучести, .Известен способ испытания образцов на ползучесть, заключающийся s том, что три образца нагревают до заданной температуры, нагружают с постоянной, но разной для каждого образца скоростью, измеряют величину деформации, определяют зависимость от напряжения и судят по ней о характеристиках ползучести материала (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения характеристик полэучести, заключающийся в том, что партию

„„Я.(„„1733957 А1 свойствами материала. Испытывают два гладких образца материала, один из которых подвергают нагружению постоянной во времени нагрузкой при постоянной температуре, а другой — мгновенному растяжению при той же температуре. В процессе испытаний измеряют деформации ползучести и величины мгновенных деформаций, соответствующих пределу текучести, а также нескольким уровням напряжений в упругой и пластической областях и на этой основе определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения, Устанавливают соотношение между значениями напряжений при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят о ползучести, 3 ил. образцов нагружают поочередно изменяющимися от образца к образцу, но постоянными во времени и при постоянной ° : температуре нагрузками, измеряют на каж 3 дом образце для нескольких фиксирован- 6д ных моментов времени значения (к) деформаций и по соотношению между на- 0 пряжениями и деформациями судят о харак- (Л теристиках полэучести материала (2). 4

Недостатком способа является его большая трудоемкость, связанная с необхо- ф димостью проведения длительных (до де- а сятков тысяч часов) испытаний 10-15 образцов с непрерывной регистрацией на каждом образце деформаций ползучести в, процессе испытаний всей партии образцов, Целью изобретения является уменьшение трудоемкости испытания эа счет установления зависимости между характеристиками ползучести материала и

1733957 склерономными свойствами материала. Положительный эффект от использования изобретения достигается в результате сокращения объема испытаний и экономии материала.

Сущность изобретения заключается в установлении зависимости между характеристиками ползучести материала и характеристиками мгновенного деформирования.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вместо испытания на ползучесть партии образцов испытывают один образец на ползучесть, а один образец подвергают мгновенному растяжению. Замеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, замеряют упругие и пластические деформации для нескольких уравнений напряжений, определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и на этой основе устанавливают соотношение между параметрами ползучести и параметрами мгновенного растяжения, На фиг. 1 изображена схема установления соответствия между характеристиками ползучести материала (а} и характеристиками мгновенного деформирования (б); на фиг. 2 — особенности исходного упрочнения материала (а) и соответствующие им особенности полэучести (б); на фиг. 3 — сопоставление полученных по предлагаемому способу характеристик полэучести (линии) с экспериментальными данными (точки) для материалов с линейным (а) и степенным (б) упрочнением.

Изобретение осуществляется следующим образом, Образец из исследуемого материала закрепляют в захватах испытательной машины, нагревают, нагружают постоянной во времени нагрузкой оо . Для нескольких фиксированных моментов времени t (i = 1, 2, „., к) замеряют значения деформаций ползучести 4 и строят кривую ползучести (см. фиг.

1а).

Другой образец материала подвергают мгновенному растяжению (см. фиг, 16), измеряют значение деформации о, соответствующее пределу текучести и разделяющее области упругого и пластического деформирования. В каждой из областей измеряют значения упругих 4 (i = 1, 2, ..., i} и пластических 4 0 = 1, 2, ..., и) деформаций для нескольких фиксированных значений напряжений с (i = 1, 2, ..., к) и определяют модуль упругости Е и параметры упрочнения Е, В, m, задающие склерономные свойства материала.

Первое соотношение в каждом из уравнений используется при значениях деформа35 ций полэучести, меньших деформации, соответствующей пределу текучести материала, а второе соотношение — при больших деформациях.

Пример 1. Определялся характер

40 зависимости ползучести от характера исходного упрочнения материала (см. фиг. 2).

Рассмотрены материалы с линейным и степенным упрочнением. Установлено, что ползучесть материалов с линейным

45 упрочнением является неустановившейся (кривые 1 и 1 ). В материалах со степенным упрочнением реализуются все стадии ползучести (кривая 2).

Пример 2. Рассчитывалась зависм50 мость деформации ползучести от времени для нескольких уровней напряжений (см. фиг. 3). Образцы, изготовленные из сплава

ЭИ437Б, испытывались при 650 С и напряжениях и = 400 (1), 470 (2), 550 МПа (3), а

55 образцы, изготовленные из сплава

ВЖЛ12У, — при 1000 С и напряжениях o =

=135 (1), 150 (2), 225 МПа (3). Расчетные значения (линии) деформаций ползучести получены при значениях ет = 0.00048, E = 1,15

10 МПа. E = 8,02" 10 МПа, а = 0,048 ч, b =

Нескольким измеренным в процессе мгновенного растяжения значениям напряжений р ставится в соответствии измеренные в произвольные моменты времени ti значения деформаций ползучести eI (см. фиг. 1) и, варьируя о, по формуле — — 1=Ect

Я ь

0о (1) определяют значения модуля упругости при ползучести Ес и коэффициента Ь, задающих реологические свойства материала.

Исходя из принципа подобия изохронных диаграмм ползучести и диаграммы мгновенного растяжения устанавливаем соотношение между деформацией ползучести и параметрами мгновенного упрочнения для материалов с линейным упрочнением по формуле Ес ь

Š— 0ot

Oo > % Е Оо

Е Е E* Š— (1 + Ect ) + — (1 — — —, (2} а для материалов со степенным упрочнением по формуле

Ec. b — (To t

Е

1 ()m (0о(1 +Есt ) — %)m +

1733Q57

0,3 для сплава ЭИ437Б и ет - 0,00085, Е =

4,4 10 МПа, В = 8,1 10 МПа, m = 0,32, а =

0,269 ч, b = 0,44 для сплава ВЖЛ12У. Точками нанесены экспериментальные данные, которые получены при нагружении . образцов в соответствии с прототипом. Несоответствие диаграмм полэучести, полученных предлагаемым способом и базовым, составляет менее 7, что обеспечивает необходимую точность определения характеристик ползучести материала.

Формула изобретения

Способ испытания на ползучесть образцов материалов, заключающийся в том, что образец материала подвергают воздейст-, вию постоянной во времени нагрузки при постоянной температуре и измеряют деформации, отличающийся тем, что. с целью уменьшения трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными

5 свойствами материала, образец идентичный первому, подвергают мгновенному растяжению, измеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, для нескольких значений напряжений иэмеря10 ют значенич упругих и пластических деформаций, с учетом которых определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и устанавливают соотнОшение между значениями напряже15 ний при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят оползучести.

1733957

Корректор Т.Малец

, Редактор.M.Áoêàðåâà

Заказ 1664 Тираж Подписное

BHMMtlM 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

50 100 ИО .

Составитель В.Голуб

Техред М.Моргентал

g е/

44 80 ИО tq