Способ испытания материалов на усталость

 

Изобретение относится к машиностроению, к способам построения усредненной кривой усталости образцов и деталей путем испытания их плавно возрастающей нагрузкой. Одну партию образцов нагружают от уровня напряжения выше ожидаемого предела выносливости, а другую (при одинаковых скоростях роста напряжений) - от уровня, не превышающего предел выносливости. С целью повышения информативности способа за счет определения всех параметров кривой усталости первую партию образцов нагружают при различных скоростях роста напряжений, одна из которых равна нулю.

Изобретение относится к машиностроению, к способам построения усредненной кривой усталости образцов и деталей путем испытаний их плавно возрастающей нагрузкой.

Известен способ испытания материалов на усталость, заключающийся в том, что одну партию образцов материала нагружают от уровня напряжения выше предела выносливости материала, а другую - при одинаковых скоростях роста напряжений - от уровня, не превышающего предел выносливости.

Недостаток способа - ограниченные возможности: при испытаниях определяют только один параметр кривой усталости - предел выносливости.

Цель изобретения - повышение информативности за счет определения всех параметров кривой усталости.

С этой целью нагружение первой партии образцов осуществляют при различных скоростях роста напряжений, одна из которых равна нулю.

Способ реализуется следующим образом.

Первый образец нагружают при постоянной скорости роста напряжений от начального уровня ₁¹ выше ожидаемого предела выносливости _R и фиксируют разрушающее напряжение _p¹ .

Исходя из степенного уравнения кривой многоцикловой усталости в виде ^m N = _R^m N_G = 10^c , (1) где и N - текущие напряжение и число циклов до разрушения; m, _R (или N_G), С - параметры; N_G - абсцисса точки перелома кривой усталости, и линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений, записывают условие разрушения в виде ( _p^I )^{m + 1} - (₁^I )^{m + 1} = ( m + 1 ) 10^c .

(2) Второй образец испытывают при постоянном напряжении _{q 1}^I (скорость роста напряжения = 0), фиксируют число циклов N_q и записывают условие разрушения согласно уравнению (1) в виде _q^m N_q = 10^c . (3) Из условий (2) и (3) получают уравнение ( _p^I )^{m + 1} - (₁^I )^{m + 1} - (m + 1 )_q^m N_q = 0, (4) из которого методом подбора определяют параметр m усредненной кривой усталости. Параметр С находят по условию (3).

Третий образец нагружают при постоянной скорости роста напряжений от начального уровня ₁ не выше предела выносливости _R , фиксируют разрушающее напряжение _p , переписывают условие (2) в виде _p^{m + 1} - _R^{m + 1} = ( m + 1 ) 10^c (5) и, исходя из условия (5), определяют предел выносливости по формуле _R = [ _p^{m + 1} - ( m + 1 ) 10^c ]^{1 / (m + 1)} (6)
П р и м е р. Способ был осуществлен при испытаниях на изгиб трех осей диаметром 50 мм, изготовленных из стали 45. По данным ранее проведенных традиционных испытаний 16 осей получены параметры кривой усталости: m = 4,502, C = 16,344, _R =125 МПа.

Первую ось испытывали от начального напряжения ₁¹ = 155 МПа при скорости роста напряжения ₁ = 50 Па/цикл. Получили разрушающее напряжение _p¹ = 228,7 МПа. Вторую ось испытывали при постоянном напряжении _q = 185 МПа (₂ = 0) и зафиксировали число циклов N_q = 1,872 10⁶ циклов. Из уравнения (4) нашли m = 4,281. По условию (3) вычислили С = 15,978.

Третью ось испытывали от начального уровня ₁ = 100 МПа при скорости роста напряжений ₃ = 50 Па/цикл и получили _p = 225,0 МПа. По формуле (6) определили предел выносливости _R= 128,2 МПа. Полученные результаты близки к результатам традиционных испытаний осей.

Таким образом, по результатам испытаний трех осей определили все параметры кривой усталости, подчиненной уравнению (1), и получили возможность ее построения.

Формула изобретения

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ, заключающийся в том, что одну партию образцов материала нагружают от уровня напряжения выше предела выносливости материала, а другую - при одинаковых скоростях роста напряжений от уровня, не превышающего предел выносливости, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения всех параметров кривой усталости, нагружение первой партии образцов осуществляют при различных скоростях роста напряжений, одна из которых равна нулю.