Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений Советский патент 1984 года по МПК G01N3/32 

Изобрёте.ние относится к исследова нию прочностных свойств материала и конструктивных элементов, а именно к способам определения теоретического коэффициента концентрации напря жений. Известен способ определения теоре тического коэффициента концентрации напряжений, заключающийся в том, что подвергают исследованию напряженное состояние модели детали, выполненной из органического стекла. При этом с обеих сторон модели наклеивают тензодатчики, измеряют деформации и по полученным данным рассчитывают напря жение и теоретический коэффициент концентрации напряжений 1. Недостатком известного способа является его невысокая точность, связанная с тем, что напряжения опр деляют на модели, а не на реальном образце или детали. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений, согласно которому измеряют числа циклов нагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теорети ческого коэффициента концентрации напряжений при равенстве номинальны напряжений и путем их сравнения определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений исследуемого концентратора 2. Недостатком известного способа является еготрудоемкость, обуслов ленная проведением испытания нескол ких образцов. Цель изобретения - уменьшение тр доемкости путем сокращения количест .ва образцов и длительности испытаний. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения теоретического коэффициента концент рации напряжений, по которому измер ют числа циклов нагружения до уста лостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными зн чедашми теоретического коэффициента концентрации напряжений на равенств

номинальных напряжении и путем их сравнения определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений

распространения треищны. Затем продолжают нагружение образца до возникновения тревщны у другого концентратоисследуемого концентратора, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, прерывают нагружение каждый раз при возникновении тре1Щ1ны в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины, затем продолжают нагружеиие до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического койффициента К концентрации Р1апряжений исследуемого концентратора как величину, находящуюся в интервале где К и К - известные к, 31;ачения теоретических коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа N и N циклов нагружения до возникновения трещин у которых наиболее близки к числу N циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этом ,,. Этот способ позволяет производить одновременное нагружение в зонах различных концентраторов и определить искомый коэффициент концентрации напряжений при испытании одного образца. Способ осуществляют следующим образом. На образец наносят исследуем1лй концентратор и концентраторы, для которьйс значения теоретического коэффициента концентрации напряжений известны, но имеют различные значения, изменяющиеся от некоторого минимального до максимального значения с определенным шагом. Глубину концентраторов выбирают такой, чтобы номинальные напряжения в сечениях, где выполнены различные концентраторы, были одинаковы. Образец нагружают и измеряют число циклов нагружения до появления трещины в зоне концентратора с наибольшим теоретическим коэффициентом концентрации напряжений. Во избежание дальнейшего распространения этой трещины нагружение образца прерывают и производят торможение трещины каким-либо способом, например обкаткой роликом зоны образца, непосредственно прилегающей к образовавшейся трещине, и зоны возможного 311 pa, вновь регистрируют число циклов нагружения и тормозят возникшую трещину и так продолжают испытание до возникновения трещин у всех концентраторов напряжений. Значение теоретического коэффициента концентрации напряжений исследуемого концентратора определяют как величину, находящуюся в интервале . Значения К и К принимают равными известным значениям теоретических коэффициентов концентрации напряжений для двух концентраторов, разрушение материала в зонах которых потребовало числа N и N,, циклов нагружения, наиболее близкие к числу N циклов нагружения, до возникновения трещины у исследуемого концентра тора, при этом ,Nj. Пример. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев пилы. На образец из стали 65Г толщиной 10 мм наносят исследуемый концентратор и концентраторы в В1аде щелевидных надрезов с различными радиусами j кривизны: р 5; 5,5; 6; 6,5 и 7 мм. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений для этих надрезов: ,65; 2,55; 2,45; 2,35 и 2,25 соответственно. Усталостное нагружение по схеме чистого изгиба осуществляют на испытательной машине МУ11-50. Максимальное напряжение цикла 350 МПа, коэффициент асимметрии цикла 0,1. Торможение трещины производят обкаткой роликом (диаметр 70 мм, профильный радиус 1,2 мм) с усилием обкатки 2кН. Трещина в зоне исследуемого концентратора образуется при ,29-10 . ,33-10, . ,27Ю. Следовательно, 2, 2,45. Изобретение позволяет снизить трудоемкость определения теоретического коэффициента концентращ1и напряжений и не требует использования специальной аппаратуры.

СПОСОБ ОПРЕЩЕЛЕНйЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЩШ НАПРЯЖЕНИЙ, по которому измеряют числа циклов нагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений при равенстве номиналь- ных напряжений и путем их сравнетая определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений исследуемого концентратора, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости путем сокращения количества образцов и длительности испыта НИИ, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, прерывают нагружение каждьш раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффициента к концентрации напряжений исследуемого концентсл ратора как величину, находящзтося в интервале К , где k известные значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа N и N циклов нагружения до возникновения тре1цины у которых наиболее близки к числу iSj циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого конценто ратора, при этом СП N, N,N, . о