СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ Российский патент 2009 года по МПК G01N3/32 

Описание патента на изобретение RU2362139C1

Изобретение относится к механическим испытаниям различных материалов, в частности к малоцикловым испытаниям на усталость при плоском напряженном состоянии.

Известен способ механического испытания (Патент №2040786), по которому образец устанавливают между двумя оправками и нагружают с помощью двух других оправок, расположенных по краям образца, отличающийся тем, что оправки размещают с противоположных сторон относительно продольной оси образца, а нагружение производят одновременно силами, направленными перпендикулярно оси образца. В результате возникает напряженное состояние, близкое к чистому сдвигу.

Недостатком указанного способа является то, что этот способ не позволяет проводить исследования малоцикловой усталости при плоском напряженном состоянии.

Известен также патент №2089875, на основании которого разработан образец для усталостных испытаний при сложном напряженном состоянии и способ усталостных испытаний образца при сложном напряженном состоянии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем одновременного испытания двух образцов при одной истории напряженного состояния в их рабочих частях, испытывают установленный коаксиально первому второй образец, который жестко связывают торцами с соответствующими торцами первого образца.

Известным способом можно проводить испытания только трубчатых образцов, но он не может использоваться для плоских образцов.

Техническая задача - расширение функциональных возможностей испытательной техники за счет реализации различных схем распространения трещин.

Поставленная задача решается предложенным способом испытаний образца на малоцикловую усталость в условиях плоского напряженного состояния, заключающимся в установке образца в виде плоской пластины в захватах испытательной машины с помощью двух рычагов Z-образной формы, при этом один конец пластины жестко соединяют через рычаг с верхним захватом испытательной машины, а другой с нижним захватом, затем осуществляют нагружение образца поперечными силами путем осевого перемещения нижнего захвата относительно верхнего, создавая плоское напряженное состояние в образце, причем в зависимости от перемещения нижнего захвата вверх или вниз относительно пластины создают непрерывно меняющийся положительный или отрицательный пульсирующий цикл.

Предложенный способ иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 представлена схема расположения плоского образца в испытательной машине. На фиг. 2 показана схема напряженного состояния в области созданной трещины.

Схема содержит плоский образец 1, соединенный через рычаги 2 и 3 с испытательной машиной (машина не показана). Для соединения образца 1 с рычагами служат стальные накладки 4. На свободном конце рычага 2 выполнены отверстия 5 для крепления к неподвижному динамометру испытательной машины УМЭ-10-ТМ (машина не показана), а рычаг 3 на свободном конце имеет отверстие 6 для крепления к подвижному захвату испытательной машины.

Способ осуществляется следующим образом. Плоский образец 1 соединяется с рычагами 2 и 3 при помощи стальных накладок 4. Для крепления верхнего Z -образного рычага к динамометру испытательной машины служит отверстие 5, а для крепления нижнего Z -образного рычага к подвижной тяге машины отверстие 6. Крепление образца к нижнему и верхнему Z -образным рычагам осуществляется с помощью болтов 7.

При движении нижнего захвата вверх в рабочей части образца 1 за счет Z -образной формы рычагов возникает плоское напряженное состояние чистого сдвига, при котором по граням выделенного элемента действуют только касательные напряжения, равные по абсолютной величине. В зависимости от направления движения захвата, а следовательно, и знака действующих напряжений реализуется положительный или отрицательный пульсирующий цикл и в процессе испытаний определяются усталостные характеристики и оценивается кинетика роста трещин при различных схемах их распространения.

Пример 1. Пусть сила F изменяется в пределах от 0 до (-F), тогда главное напряжение σ1 будет изменяться от 0 до σ1, а второе главное напряжение от 0 до (-σ3) (фиг. 1). Если нагрузка F непрерывно меняется от 0 до (-F), то получается положительный пульсирующий цикл малоциклового нагружения.

Если начальная трещина расположена по диагонали к рассматриваемому элементу и перпендикулярна главному напряжению σ1 (фиг. 1), то имеет место случай плоского напряженного состояния, при котором трещина будет развиваться с максимальной скоростью.

Пример 2. Пусть сила F изменяется в пределах от 0 до (+F), тогда главное

напряжение σ1 будет изменяться от 0 до σ1, а второе главное напряжение от 0 до (-σ3) (фиг. 2). Если нагрузка F непрерывно меняется от 0 до (+F), то имеет место положительный пульсирующий цикл малоциклового нагружения, при котором главное напряжение расположено вдоль трещины, и поэтому она увеличиваться не будет.

Пример 3. Пусть сила F изменяется от 0 до (-F), а затем непрерывно меняется от (-F) до (+F). Тогда получим комбинацию двух предыдущих примеров, при которых устье трещины будет циклически растягиваться и сжиматься. При этом скорость роста трещины будет несколько заторможена по сравнению с первым примером.

Похожие патенты RU2362139C1

название год авторы номер документа
ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ 2007
  • Цвик Лев Беркович
  • Черепанов Анатолий Петрович
  • Пыхалов Анатолий Александрович
  • Храменок Максим Анатольевич
  • Кузнецов Кирилл Анатольевич
  • Шапова Марина Владимировна
RU2360227C2
ПРИЗМАТИЧЕСКИЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА 2012
  • Зеньков Евгений Вячеславович
  • Цвик Лев Беркович
  • Пыхалов Анатолий Александрович
  • Запольский Денис Викторович
RU2516599C1
Дисковый образец для оценки конструкционной прочности материала 2019
  • Цвик Лев Беркович
  • Зеньков Евгений Вячеславович
  • Бочаров Игорь Сергеевич
  • Еловенко Денис Александрович
RU2734276C1
Устройство для испытания пластинчатого образца на усталостную прочность 2019
  • Федюкович Геннадий Иванович
  • Цвик Лев Беркович
  • Железняк Василий Никитович
  • Еремеев Валерий Константинович
  • Бочаров Игорь Сергеевич
RU2717571C1
Образец для испытаний на усталость 1989
  • Билецкий Семен Михайлович
  • Барвинко Юрий Павлович
  • Гарф Эдуард Феофилович
  • Голинько Владимир Михайлович
SU1620888A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ УСИЛИЯ ОТ СИЛОВЫХ ОРГАНОВ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ К ОБРАЗЦУ 1986
  • Николаев Эрнест Георгиевич
  • Гузовский Вадим Васильевич
  • Данилов Григорий Иванович
  • Сергеев Виктор Сергеевич
SU1839971A1
Способ определения статической прочности сложнонапряженной детали вне зон воздействия на нее контактных сил (варианты) 2022
  • Коссов Валерий Семенович
  • Оганьян Эдуард Сергеевич
  • Кочетков Евгений Владимирович
RU2787307C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ ПРИ ЧИСТОМ ИЗГИБЕ 2004
  • Газиев Р.Р.
  • Захаров Н.М.
  • Кузеев И.Р.
  • Насибуллин Р.И.
RU2262682C1
МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА ФРИКЦИОННО-МЕХАНИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ 1998
  • Шауро А.Н.
  • Бледнова Ж.М.
  • Чаевский М.И.
RU2140066C1
ОПТИМИЗАЦИЯ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ ИЛИ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ И МНОГОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ 2014
  • Мерьо Жан Венсан Манюэль
  • Пюэк Гийом
  • Руис-Сабариего Хуан-Антонио
  • Серр Натали
RU2665186C2

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

Изобретение относится к механическим испытаниям различных материалов. Сущность: устанавливают образец в виде плоской пластины в захватах испытательной машины с помощью рычагов Z-образной формы. Один конец пластины жестко соединяют через рычаг с верхним захватом испытательной машины, а другой с нижним захватом. Осуществляют нагружение образца поперечными силами путем осевого перемещения нижнего захвата относительно верхнего, создавая плоское напряженное состояние в образце. В зависимости от перемещения захвата вверх или вниз относительно пластины создают непрерывно меняющийся положительный или отрицательный пульсирующий цикл. Технический результат: расширение функциональных возможностей испытательной техники за счет реализации различных схем распространения трещин. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 362 139 C1

Способ испытаний образца на малоцикловую усталость в условиях плоского напряженного состояния, заключающийся в установке образца в виде плоской пластины в захватах испытательной машины с помощью рычагов Z-образной формы, при этом один конец пластины жестко соединяют через рычаг с верхним захватом испытательной машины, а другой - с нижним захватом, затем осуществляют нагружение образца поперечными силами путем осевого перемещения нижнего захвата относительно верхнего, создавая плоское напряженное состояние в образце, причем в зависимости от перемещения захвата вверх или вниз относительно пластины создают непрерывно меняющийся положительный или отрицательный пульсирующий цикл.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2362139C1

Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии и образец для его осуществления 1989
  • Капустин Владимир Иванович
  • Сидоров Олег Тихонович
SU1670506A1
Устройство для усталостных испытаний образцов на изгиб 1988
  • Новиков Леонид Игнатьевич
  • Василевич Дмитрий Иванович
  • Дубров Валерий Николаевич
SU1682873A1
МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТЬ 2001
  • Воропанов В.С.
RU2204818C2
Способ брикетирования сульфата натрия 1979
  • Прохоров Анатолий Григорьевич
  • Малыш Любовь Александровна
  • Ткачев Константин Васильевич
  • Брунов Вячеслав Николаевич
  • Окулов Агафон Денисович
SU833510A1

RU 2 362 139 C1

Авторы

Чаевский Михаил Иосифович

Бледнова Жесфина Михайловна

Даты

2009-07-20Публикация

2007-12-04Подача