Способ испытания материала на усталость путем циклического изгиба при вращении образца Советский патент 1983 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследЬва нию Прочностных свойств материала,а именно к способам испытания материа ла на усталость путем циклического Изгиба при вращении образца. Известен способ испытания вращающихся образцов при консольном нагруженйи/ согласно которому циклическое воздействие осуществляют при синусоидальной форме цикла Г1. Недостатком известного .способа является невозможность получения информации о свойствах мате|риала Формах цикла, отличных от синусоидальной. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ испыта ния материала на усталость пут.ем цик лического изгиба при вращении образц вокруг его продольной оси. Согласно этому способу образец нагружают изги бом в одной плоскости, а вращением образца после каждого нагружения на угол Jf вокруг его продольной оси обеспечивают развитие усталостных повреждений в двух диаметрально противоположных точках рабочего сечения Характер каждого нагружения образца отвечает пульсационному изменейию внешней нагрузки С23. Недостатком такого способа являет ся трудоемкость испытания при различ ных концентраторах напряжений и формах .цикла нагружения в связи, с испы танием различных образцов;. Цельюизобретения является уменьшение трудоемкости испытания при раз личных концентраторах напряжений и формах нагружения за счет испы тания одного-образца. Указанная достигается тем, что согласно способу испытания материала на усталость путем цикличеЪкЪг изгиба при вращении образца вокруг его продольной оси, используютобразец с точечными концентраторами, нанесенньми,по периметру поперечного сечения образца, а вращают образец с остановками и с переменной угловой скоростью,в течение одного оборота. Дополнительно при испытании материала может быть использован образец с крестообразным рабочим сечением. На фиг. 1 изображена .схема испы танин Образца материала; на фиг. 2 места А и Б нанесения концентраторов по периметру круглого рабочего сече.иия образца If на фиг. 3 - форма цикла нагружения рабочей точки А; на фиг,.4 форма цикла нагружения рабочей точки Б образца; на фиг. 5 крестообразно рабочее сечение образца. Способ осуцест &ляется следукнцим образом. Использую образец 1с точечными концентраторгши, нанесенными по пери метру поперечного сечения, например в точках А и Б круглого поперечногЪ сечения, или.в точках В, Г, Д, крестообразного поперечного сечения с характерными размерами сГ;, и сУ . Нагружают образец в испытательном устройстве, изображе.нном на фиг. 1 и содержащем станину 2, электродвига;тель 3, коробку 4 передач, клиноре:менную передачу 5, ме сализм 6 изменения угловой скорости, упругую муфту 7, зажимные бабки 8, механизм 9 нагружения изгибом, счетчик циклов 10 и концевой выключатель 11.. В качестве механизма б изменения угловой скорости вращения могут быть использованы карданный механизм, механизм мальтийский крест или кулачково-зубчатый механизм. . Образец 1 устанавливают в зажимных бабках 8 и нагружают .изгибом от силы Р через рычажный механизм 9 нагружения. При нагружении образец вращают вокруг его продольной оси с остановками и с переменной угловой, скоростью в течение одного оборота. При вращении образца 1 с остановками и с переменной угловой скоростью и в различных точках,периметра его рабочего сечения имеют место циклы нагружения разной формы. .Например, если при вращении образца в направлении, указанном на фиг.2 стрелкой, имеет место форма цикла . нагружения точки А, приведенная на фиг. 3, то для точки Б такой режим вызывает форму цикла, приведенную на фиг. 4. . . . в момент, изображенный на фиг. 2, образец имеет в точке Б максимальное напряжение сжатия, а в точке А - -напряжение, равное нулю. На фиг. 3 и 4 этому положению соответствует yro,ri поворота, равный нулю. При дальнейшем движении в точке Б напряжение уменьшается и достигает О, а в точке А - увеличивается и становится максимальным. В этот момент происходит остановка образца, ив течение времени, пока образец стоит, в этих точках напряжение не меняется, так KaK точка Б разгружена, а точка А максимально нагружена. Этоло положению на фиг. 3 и 4 соответствуют .первые горизонтальные участки. При дальнейшем .Вращении образца в точке А на-пряжение сжатия уменьшается до О и начинает увеличиваться напряжение .растяжения. А в точке Б,увеличиваясь, напряжение растяжения доходит до мак-J симального и.начинает уменьшаться. В момент следующей:остановки образца в точке А - максимгшьное. напряжение растяжения, а точка Б разгружена. Еа,дёржке в этом положении сбответствупт вторые горизонтальные участки. Затем процесс нагружеиия точек А и Б повторяется, а формы цикла напряжений в точках А и В различны.

Рабочие точки В, Г,и Д, нанесенные по периметру крестообразного рабочего сечения образца (фиг. 5), имеют такую же форму цикла, как и точка Б на фиг, 4j но амплитуды напряжений у этих точек различны. Поэтому скорость развития .усталостной трещины в этих . точках различна.

Использование изобретения позволяет уменьшить трудоемкость испытания при различных концентраторах напряжений и формах цикла нагружения за счет испытания абразца, а также проводить сравнительные испытания в условиях одинаковой неоднородности структуры и состояния поверхности, присущей материалу испытываемого образца..

1. СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА НА УСТАЛОСТЬ ПУТЕМ ЦИКЛИЧЕСКОГО ИЗГИБАП1 И ВРАЩЕНИИ ОБР|АЗЦА вокруг его продольной оси, о т л и ч а ющи и с я тем, что,с целью уменьшения трудоемкости испытания при раз тичных концентраторах напряжений и формах цикла нагруже ния путем испытания одного образца г используют образец с точечными концентраторами, нанесенными по периметру поперечного сечения образца, а вращают образец с остановками и с переменной угловой скоростью/ в течение одного оборота. . I 2. Способ по п.1, отличаю- . щ и и с я тем, что используют обраj 3eu с крестообразным рабочим сечением. О СО О СП ////////w///////

Фиг.If

UlJ