Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при испытании металлов на прочность, при расчетах прочности деталей машин, оценке прочностных характеристик металлов при их исследовании и разработке новых сплавов.
Известны способы испытания металлов с разгрузкой при нагружении, например при определении предела упругости, условного предела текучести по ГОСТ 1497-84 "Методы испытаний на растяжение".
Известны способы определения прочности металлов с учетом деформации сечения разрушения, например определение приведенного напряжения с учетом относительного сужения разрушенного образца (журнал "МИТОМ", 1984, 12, с.21-22).
ГОСТ 1497-61 предусматривал определение истинного напряжения с учетом сечения шейки разрушенного образца, однако этот показатель прочности не нашел практического применения.
Практически все применяемые способы определения прочностных характеристик, кроме определения приведенного напряжения, основаны на соотношении нагрузки к площади сечения образца до испытания (нагружения). При этом не учитывается уменьшение площади сечения в зоне нагружения и, соответственно, изменение напряженного состояния. Практический интерес представляют напряжения в момент, предшествующий потере пластической устойчивости нагружаемого металла (начало спада диаграммы растяжения "нагрузка-деформация").
За ближайший аналог взят способ определения временного сопротивления (σв) по ГОСТ 1497-84. При этом образец подвергают растяжению под действием плавно возрастающей нагрузки. Наибольшая нагрузка, предшествующая разрушению образца, принимается за нагрузку Рmax, соответствующую временному сопротивлению:
где Fо - площадь сечения рабочей части образца до испытания (нагружения).
Недостатки ближайшего аналога: не учитывается прирост напряжения за счет уменьшения сечения рабочей части образца по достижении Рmax.
Задача изобретения: обеспечить испытание прочности с учетом фактической площади сечения образца в момент, соответствующий Рmax.
Поставленная задача решается путем изготовления образца, измерения размеров по сечению предполагаемого разрушения с расчетом площади сечения, нагружения до максимальной нагрузки растяжения с ее фиксацией, нагружения до разрушения, расчета прочности делением максимальной нагрузки на площадь сечения образца. При этом после нагружения до максимальной нагрузки образец разгружают, измеряют остаточные размеры сечения и определяют его площадь, рассчитывают прочность с разгрузкой делением Рmax на остаточную площадь сечения после разгрузки. Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т. е. соответствии представленного в настоящей заявке способа критерию "новизна".
Сопоставленный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков неизвестна для специалиста в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень".
Для реализации способа выполняют операции.
1. Изготавливают образцы для испытания на растяжение, измеряют размеры сечения рабочей части, рассчитывают площадь F0 .
2. Нагружают каждый образец до Рmax.
3. Разгружают образец.
4. Измеряют размеры сечения на его расчетной длине.
5. Рассчитывают прочность с разгрузкой σм делением Рmax на остаточную площадь сечения после разгрузки.
6. При необходимости определения пластических свойств образец снова нагружают до разрушения.
Способ проверен практически при сравнительном испытании углеродистых и легированных сталей с различным уровнем прочности с упрочняющей термообработкой или без нее. Образцы типа 2 6 ("длинные" по ГОСТ 1497-84) изготавливали из прутков. Испытания выполнены на универсальной машине "ИНСТРОН" с записью диаграммы растяжения по ГОСТ 1497-84. Усредненные результаты по пяти испытанным образцам каждой стали показаны в табл.1. Видно, что испытание с разгрузкой дает повышенные результаты прочности σм по сравнению с σв в соответствии с остаточным уменьшенным сечением. Практический результат представляет величина этого прироста прочности Δσм для каждой стали с ее уровнем прочности - табл.1.
На чертеже показана характерная линейная зависимость прироста прочности с разгрузкой Δσм от временного сопротивления, хотя при этом взяты разные по прочностным характеристикам стали:
Δσм = 44,418-0,2502•σв,
где значения прочности взяты в кгс/мм2. Коэффициент парной корреляции равен 0,974, т.е. наблюдается тесная корреляционная связь.
На образцах стали 20 дополнительно определили пластические характеристики при испытании с разгрузкой и дополнительным (повторным) нагружением и без разгрузки, т.е. по ГОСТ 1497-84, - табл.2. Повторное нагружение не существенно снижает пластические характеристики при неизменной прочности.
Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности определять фактические напряжения, выдерживаемые металлом непосредственно перед потерей пластической устойчивости. При автоматизации измерения размеров сечения растягиваемого образца возможна автоматизация определения σм без разгрузки. Прирост прочности σм по сравнению с σв не зависит от марки стали, а зависит от уровня прочности.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПЕРЕКРЕСТНОЙ СХЕМОЙ УКЛАДКИ АРМИРУЮЩИХ ВОЛОКОН | 2001 |
|
RU2189576C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ДЕФОРМИРОВАННОГО ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА | 2005 |
|
RU2298164C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ИСТИННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ | 2006 |
|
RU2319944C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СУЖЕНИЯ ПОСЛЕ РАЗРЫВА | 2019 |
|
RU2721314C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ИСТИННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ | 2012 |
|
RU2516592C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ-СЖАТИИ | 2015 |
|
RU2599069C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКЛОННОСТИ К РАССЛОЕНИЮ | 2002 |
|
RU2208775C1 |
ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ | 2002 |
|
RU2224991C2 |
Способ определения предельного равномерного сужения | 2020 |
|
RU2727068C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРЫВУ | 2018 |
|
RU2680111C1 |
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться при расчетах на прочность деталей машин. Способ определения прочности металлов на растяжение заключается в изготовлении образцов, испытании их на растяжение с фиксацией величины нагрузки в процессе испытаний и определении по результатам испытаний их прочности на растяжение. После нагружения до максимальной нагрузки испытуемый образец разгружают, измеряют остаточные размеры сечения и определяют его площадь, рассчитывают прочность σм делением максимальной нагрузки на остаточную площадь сечения после разгрузки. Для прогнозирования прироста прочности Δσм определяют линейное уравнение зависимости Δσм от временного сопротивления σв, для чего испытывают серию образцов с различным уровнем прочности в заданном диапазоне ее значений. Данное изобретение позволяет обеспечить испытание прочности на растяжение с учетом фактической площади сечения рабочей части образца в момент, соответствующий его максимальной нагрузке. 1 ил., 2 табл.
Способ определения прочности металлов на растяжение, включающий изготовление образцов, нагружение для растяжения с фиксацией величины нагрузки в процессе испытания, расчет площади сечения рабочей части образца, расчет прочности, отличающийся тем, что после нагружения до максимальной нагрузки образец разгружают, измеряют остаточные размеры сечения и определяют его площадь, рассчитывают прочность σм делением максимальной нагрузки на остаточную площадь сечения после разгрузки, а для прогнозирования прироста прочности Δσм строят график или находят линейное уравнение зависимости Δσм от временного сопротивления σв, для чего испытывают серию образцов с различным уровнем прочности в заданном диапазоне ее значений.
Плунжерный насос | 1924 |
|
SU1497A1 |
- М.: Издательство стандартов, 1984 | |||
ФЕОДОСЬЕВ В.И | |||
Сопротивление материалов | |||
- М.: Наука, 1967, с.61, 62, 64 | |||
Устройство для испытания образцов на разрыв | 1977 |
|
SU855426A1 |
Способ определения параметра К системы машина - образец | 1988 |
|
SU1587383A1 |
ВСЕСОЮЗНАЯП.;!-,'!!Тг О-'''''?''•''-""'^ | 0 |
|
SU373577A1 |
SU 1821671 А, 15.06.1993 | |||
US 4299120 А, 10.11.1981 | |||
US 4116049 А, 26.09.1978 | |||
Индукторный генератор с несколькими выходами | 1985 |
|
SU1309204A1 |
ПЕТЛЯ ДЛЯ ДВЕРЕЙ, ОКОН И ТОМУ ПОДОБНОГО | 2005 |
|
RU2350730C1 |
US 4099408 А, 11.07.1978. |
Авторы
Даты
2003-06-27—Публикация
2001-07-25—Подача