Образец для испытания материала на сопротивление усталости (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01N3/32 

- 1

Изобретение относ гся к исследовнию прочностных свойств материала, именно к образцам для испытания материала на усталостную прочность.

Известен образец для испытания материала на сопротивление усталости, содержащий две захватные масти и рабочую часть, на которой нанесен надрез l .

Недостатком извеотного образца является малая информативность испытания материала на сопротивление усталости, поскольку нагружение осуществляют при одной амплитуде напряжений .

Наиболее близким к пpeдлaгae юмy по технической сущности и достигаемому эффекту явлчется образец для испытания материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой частью, содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в зиде кольцевой выточки,

S образце при нагружении внешним усилием возникают различные напряжения в различных сечениях, и это Нозволяет одновременно испытывать исследуемой материал при различных уровнях напряжений и различных геометрических параметрах концентраторов напряжений 2j .

Недостатком такого образца является большая трудоемкость и большие затраты материала при получении данных о сопротивлении усталости. Это связано с тем, что информация о сопротивлении усталости материала на различных ступенях образца может быт несопоставимой вследствие несоблюдения условия постоянства критерия подобия усталостного разрушения. Для получения достоверных результатов испытания .необходимо увеличивать число образцов.

Цели изобретения - сокращение трудоемкости испытания, экономия материала за смет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов.

Поставленная цель достигается тем что при испытании на изгиб, в образце для испытания материала на сопротивление усталости, исполненном в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки и

52925 предназначенном для испытания при из гибе, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия 5 1 р const при Т); /d, 1,5j где d и p,i - внутренний диаметр и радиус ко/1ьцевой выточки COOT вет ст ве н но; диаметр -и ступени, to По второму варианту указанная цель достигается тем, что, при испытании на растяжение и кручение, в образце для испытания материала на сопротивление усталости, выполненном в 15 виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой стулени концентратор напряжений а виде кольцевой выточки и предназначенном длв испытания при 20 растяжении и кручении, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия

25 const при Di /о; 1,5, i Р

где . - коэффициент( 1 для обра..ца на растяжение, 2 для образца на кручение). На чертеже изображен образец для

испытания материала на сопротивлен4 е.

усталости.

Образец выполнен в виде цилиндрического стержня с захватными участKa w 1 и 2 со ступенчатой рабочей мастью. На каждой i-и ступени 3 рабочей части выполнен концентратор напряжений в виде кольцевой выточки k радиусом р . Диаметр 1 i-и ступени 3 и внутренний диаметр d кольцевой выточки удовлетворяют соотношению D,7o,,5.

В том случае, когда образец предназначен испытания, материала на српротивление усталости при изгибе, при нанесении концентраторов их выполняют таким образом, чтобы удовлетворялось для всех ступений условие d, р, const .

Это позволяет выполнить при нагружении образца изгибом условие постоянства критерия L/G подобия усталостного разрушения около каждого концентратора ступеней (здесь L- периметр области рабочего сечения образца, прилегащей к зоне повышенной напряженности} G - относительный градиент главного напряжения б в зоне концентратора). 3 . В том случае, когда образец преднаЬначен для исгытания материала на сопротивление усталости при растяжении- сжатии или кручении, при нанесении концентраторов их выполняют таким образом, чтобы удовлетворялось для всех ступеней условие. 11 i di -.р , -j-- const. Это позволяем; выполнить при иагружении образца растяжением-сжатием или кручением условие постоянства критерия L/G. Испытйние образца для определения сопротивления усталости осуществляют следующим образом. Образец для испытания на изгиб Загружают циклически в условиях чис того или поперечного изгиба в одной плоскости или при его вращении. При этом регистрируют нагрузку, число циклов нагружения и параметры трещи нообразования- в зонах концентраторов напряжений. По полученным данным строят кривую усталости материала.и по ней оценивают сопротивление усталости при изгибе. Образец для исгытания на растяжение-сжатие нагружают циклически в направлении его продольной оси, регистрируют параметры испытания, ука занные выше, строят соответствующую кривую усталости и по ней оценивают сопротивление усталости при растяжении-сжатии. 5 Образец для испытания на кручение нагружают циклически крутящим моментом и по результатам испытания оценивают усталостную прочность материала при кручении. При соблюдении указанных соотношений результаты циклических испытав НИИ при различных типах нагрузок могут быть представлены одной кри.вой усталости материала, так как при этом выполняется условие постоянства критерия подобия усталостного разрушения . При усталостных испытаниях на цилиндрический образец быть нанесены надрезы не только в виде кольцевой выточ1в1, но и другой формы . В этом случае соотношение между геометрическими параметрами поперечных сечений и концентраторов напряжений выбирают из условия L/G«const. При усталостных испытаниях плоских образцов соотношение между геометрическими параметрами поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений (в виде сквозного отверстия, бокового надреза и др.) также выбирают условия L/C const. Использование предлагаемого образца позволяет сократить трудоемкость испытания и обеспечивает экономию материала для образцов за счет получения при испытании сопоставимых данных об усталостной прочности исследуемого материала.

1. Образец для испытайия материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержадей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки, отличающийс я тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при изгибе и экономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при исгмтании меньшего количества образцов, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия сЗ;р const при DI/c3i 1,5, где d и р - внутренний диаметр и радиус кольцевой выточки соответственно; D - диаметр -и ступени. 2. Образец для испытания материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочейJ частью содержащей на каждой ступени концентратор в виде кольцевой выточки, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при растяжении и кручении и i (/) экономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меныиего количества образ;цов, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений, выбраны из условия Д --f -consi при Х d 1.5, о -Ipi где К - коэффициент ( К 1 для образца, испытуемого на растяжение, для образца, испытуемого на кручение).