Способ контроля прочности керамического изделия на изгиб

 

Изобретение относится к измерительной технике Цель изобретения - повышение информативности за счет определения не только прочности, но и долговечности. Предложено замерять ьшрпну и длин/ трещины , разбивавшейся R , образцов, разрушенных с регистрацией акустической эмиссии, а изделие нафу-кяп до иозникновения стабильной скорости и несколько меньшей нагрузки при повторном нагружении. Основой способа является экспериментально установленный факт, что при изгиба поперечной силой разрушение подготавливается развитием трещины в условиях поперечного сдвига и лишь завершается отрывом. 3 ил.

СО1ОЗ СГ1ВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ1IИК (5l)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТЕ1ЕЛ1НЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892798/28 (22) 19.12.90 (46) 30,08.92. Бюл. М 32 (75) С,Г,Никольский (56) Авторское свидетельство СССР

N 1620930, кл. G 01 N 29/00, 1989, Авторское свидетельство СССР

М 979949, кл. 6 01 N 3/00, 1978. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ КЕРАМИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ НА ИЗГИБ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение информа ивности за счет определения

Изобретение относится к неразрушающему контролю прочности по сигналам акустической эмиссии (АЭ) при нагружении изделия и может быть использовано при изгибе изделий из хрупких материалов поперечной силой.

Цель изобретения — повышение И11формативности за счет определения не только предела прочности олч при заданной скорости монотонного 11агружен ия, но и предела длительной прочности гт>, а также долговечности при напряжении o > оо.

На фиг, 1 показана зависимость скорости счета АЭ Й от íà-рузки P при постоя 1ной скорости увеличения Р, и приняты обозначения; I — участок с аозраста10шей скоростью счета Й; II — участок разгития трещины с постоя1i ной скоростью от нейтральной линии, ill — участок докритического развития трещины отрывам; N!y — сравнительно стабильное значение скорости счета пРи Развитии тРеЩины от н,л„РК вЂ” КРитическое значение нагрузки; на фиг. 2 — зависимость скорости роста трещины I/ u N от

„„.".Ж „„1758540 А1

Н8 только прочности, Но и долговечности.

Предложено замерять ширину 11 длину тре щины, развивавшейся B изломах образцов, разрушенных с Ое истpë i!1ей а к>ñTII÷þcêoÉ эмиссии, а изделие 11аГружать да возникновениЯ стабильной скорости счета и несколько меньшей нагрузки при повторном наГружении. Основой способа Является зкспериментально установленный факт, что при изгибе поперечной силой разрушение подготавл1гвается развитием трещи11ы в условиях поперечного сдвига и лишь завершается отрывом. 3 ил. коэф(РициеliTа инTенсив!100ти ilагl ря:1 ен!1й

К0 при ПОГlеречнал(сдюиГе, и приняты абаз начения: Кп — значение Кп, соответствующее стабилизации скорости трещины, Чпл— стабильная скорость роста трещины, Кгпв соответствующая ей N АЭ. На фиг, 3 показаны параметры трсщи1 ы, развивающейся от н.л. и видимой в изломе: I — ширина трещины, Zp — координата усгья трещины в момент катастрофического разрушен11я.

Способ реализу oT сле gó ющ:.11 Образам.

Несколько образцов догодят да разрушения, изгибая посередине пролета монотонно возрастающей силой Р, регистрируя изменение Й АЭ во времени. Б тех11злол1ах, в которых видны след1я разв11тия трещины ат н,л. (см. фиг. 3), заMeря:0T и; .етрь треЩины 7я и j и Рассчитывают .».-,;-л1альные напряжения (Tp а мамеl!т катастрофи еск0го разрушения при Z = Z, по осц11ллограммам определяют время tñò, в течение которОГО развивалась трещ!1на От н.л., как время 0Т момента начала I I )"Ir30TI:0 (сл1. ф11Г.

1) дО момента разрушен11Я Обр Iа ГB iie1758540 лив Zp на соответствующие тст, находят значения Vc> стабильной скорости трещины при нагружении с заданным темпом, а затем их среднее Чст. множив Чст на 0,85. находят стабильную скорость трещины V« (см. фиг. 2) при отсутствии микрорастрескивэния, Умножив ор на соответствующее значение !, находят ор,Г! = К!с/Y, где Y— коэффициент, учитывающий геометрию трещины, а затем среднее значение Ор /! . Разделив Йст (фиг. 1) на соответствующее 1, находят значения Йст/! и их среднее (Йст/!).

Г!ри найденных по результатам испытаний обРазЦов знэчениЯх Чст(йст/!) и Ор /! опРеДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛа ПРОЧНаСтИ ОПч ИЗДЕЛИЯ при нагружении с заданной скоростью раста омэксимального напряжения сводится к нагружению иэделия с ода возникновения нагрузки Рст. Разделив NcT íà (Йст/!), найдем длину фаонта трещины в изделии, а разделив Ор Ю íà I. получим значение напряжения Ор в точке с координатой Zp, в которой дакритическое развитие сдвигом трещины от н.л. перейдет в закритическое отрывам.

На Ойч = Ор /Zp, а Zp = Нст (Ойч — Ост)/О, где h — расстояние от н.л. да точки с наибольшими растягивающими напряжениями О", oc — наибольшее напряжекние при

P = PcT. СЛЕдснатЕЛЬНО, ОП„=(0 p К)/а:

: (Чст (Опч Ост ) /! ) или

Ост

0n — — + ч

Для прогнозирования долговечности при постоянной нагрузке P необходимо довести до разрушения несколько образцов в условиях Р = const с регистрацией АЗ и зафиксировать продолжительность т,1„плато, т.е. продолжительность стабильной N АЭ перед разрушением, а в изломах образцов замерить Zp (см. фиг. 3). Па этим результатам можно для каждого образца расчитать длину трещины, отвечающую началу плато:.Епл = 2р - Чпл 1пл, а затем расчитать

Кпл = Гпл # Z и среднее Кпл.

Контролируемое изделие следует нагружать,с Р = сапзт до возникновения стабильной N АЭ и зарегистрировать максимальное значение нагрузки Рмакс и продолжительность t T стабильной перед разгрузкой. При

ПОВтарНОМ НЭГружЕНИИ да Р2-0,9Риакс МИКрарастрескивание и соответствующая АЭ отсутствует, э АЭ развивающейся трещины возникает при Р«Р2. Зарегистрировав N

АЭ при Р1 и Рг, изделие следует разгрузить.

При Кдо < Кп < Уппл скорость Ч роста трещины зависит от коэффициента интенсивности напряжений Кп (фиг. 2):

Для ее использования при прогнозировании долговечности необходимо знать и, А или М, а также значение Кппл. Так как N

10 пропорциональна V, та,- пренебрегая ростом трещины за время повторного нагружения„можно считать, чта Nt/N2 = (Р1/Рг), а и = (!ЦМ1/N2)/(IgP1/Р2). Подставив в (1) рэс читанные значения Чпл, Кпл и и, находим А

15 или M. Так как при первом нагружении регистрируется значение Ncт„то можно найти

Nct/(Ncr/I) Ор = (Op I)/ Z = 4 макс

Op/ñ4àêc и значение Кп в момент разрушения (при Z = Zp), Кр = Г /к, где Емакс—

20 расстояние от наибольшего растягивающего напряжения до н.л. Если Кр > Кппл, то времЛ

Р до разрушения изделия при Р = const (или

0 = const) определяют па формуле

zпл

R Р п У" бЕ р) Нпл zHV где Еп, = Кппл /лтг; Еп = Чст ° ст;

V(Z) = (Ат Б2)", t — напряжение при соответствующей координате Z.

35 Если Кр < Кппл, то пеРвое слагаемое пРавой части (2) исчезает, а верхний предел интеграла должен быть заменен на Zp.

Па нагрузке Р1, при которой в процессе повторного нагружения возникает АЭ, мож40 но расчитать предел длительной прочности в условиях постоянной нагрузки.

Предложенный способ контроля прочности позволяет оценить предел прочности, время да разрушения и предел длительной

45 прочности тех наиболее прочных изделий, разрушение которых подготавливается сдвигом и лишь завершается отрывом, т.е. тех изделий, к которым не применим традиционный подход, основанный на эависима50 сти Чот К1.

Формула изобретения

Способ контроля прочности керамического изделия на изгиб, заключающийся в том, что образец изделия нагружают: да

55 разрушения и по параметрам излома судят о прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только прочности. но и долговечности изделии, до разрушения образца регистрируют величину и продолжи1758540 тельность стабильной скорости счета акустической эмиссии, после разрушения образца измеряют ширину и длину трещины в его изломе, контролируемое изделие нагружают до появления стабильной скорости счета акустической эмиссии, регистрируют величину и продолжительность стабильной скорости счета акустической эмиссии, о прочности иэделия судят по стабильной скорости счета акустической эмиссии для изделия с учетом соотношения стабильной скорости счета акустической эмиссии и ширины трещины в образце, а о долговечности судят

5 по продолжительности стабильной скорости счета акустической эмиссии для изделия с учетам продолжительности стабильной скорости счета акустической эмиссии и длины трещины в образце.

1 758540

Составитель С.Никольский

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Moðãåèòàë Корректор А.Мотыль

Заказ 2995 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У:кгород, ул.Гагарина. 101