Способ определения термопрочности хрупких материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/60 

о:

4

СО Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам определения термопрочности хрупких материалов. Известен способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, что нагревают образец до заданной температуры, создают в нем градиент температуры, вызывающий разрушение образца, определяют время от момента начала создания градиента температур до момента разрушения образца и разрушающие напряжения, по которым рассчитывают критерий, характеризующий термопрочность материала образца Cl 7Недостатком этого способа является его сложность обусловленная тем, что градиент температуры создают путем постепенного удалени с торцов образца йредварительно нанесенной теплоизоляции, а для опр деления разрушающих напряжений необ ходимо проводить построение тарироночной кривой зависимости градиента температуры от ширины зоны теплоизо ляции на торцах образца и температу ры испытаний. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является, способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, чт нагревают образец постоянным осесим метричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочност Для этого определяют предел проч ,ности материала по формуле ,119otE , (1) где оС - коэффициент линейного расширения;Е - модуль упругости; q, - плотность теплового потока Л - коэффициент теплопроводности j Р - радиус цилиндрического образца. После этого определяют критерий тер мопрочности по формуле .iMM , ,„ где jU - коэффициент Пуассона 2 J. Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная необходимостью проведения дополнительных измерений величин, характеризуюлщх физико-механические свойства материала образца, а именно коэффициентов теплопроводности, линейного расширения и модуля упругости. Цель изобретения - упрощение способа. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения термопрочности хрупких материалов, заключающемуся в том, что нагревают образец постоянньм осесимметрич ным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, измеряют размеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий термопрочности рассчитывают по формуле где d мода массового распределения осколков по размерам-, - плотность теплового потока j -Г 2. Кж 1|для образца в виде сферы. Ф 1,0 для образца в виде I цилиндра или пластины. Экспериментально установлено, что точность определения критерия термопрочности по формуле (3) не ниже точности определения критерия термопрочности по формуле (2). Способ осуществляется следующим образом. Образед, например керамический цилиндр, помещают в державку и подвергают нагреву тепловым потоком от источника, например плазмотрона. При этом определяют плотность теплового потока, например, с помощью калориметра. После разрушения образца собирают осколки, измеряют их размеры любьм известным методом дисперсного анализа и определяют моду их массового распределения. Критерий термопрочности X. материала рассчитывают по формуле

где ol - мода массового распредеmления осколков по размерам

Я плотность теплового потока;

Aкоэффициент формы образца, который соответственно равен для сферы |j для цилиндра или пластины 1,0. Поскольку для испытуемого материала из справочных данных известно оптимальное значение критерия термопрочности, превышение которого свидетельствует о том, что материал является хрупким, то, сравнивая полученное значение критерия термопрочности с оптимальным, определяют соответствует ли испытуемый материал заданным термомеханическйм свойствам, т.е. является он хрупким или нет.

Пример. Керамический образец цилиндрической формы закрепляют.в державку и подвергают нагреву один из его торцов при помощи высокотемпературного газового потока от электродугового плазмотрона. Измеряют плотность теплового потока, которая

составляет 8-10 Вт/м2, Осколки после разрушения просеивают и взвешивают. Определяют моду массового распределения осколков и рассчитывают критерий термопрочности х, . Полученное значение критерия термопрочности сравнивают с оптимальным значением данного материала, известным по справочным данным.

Анализ полученных результатов показывает, что

т V Ф

-/,

1,05+0,15

опт

24

т.е. полученное значение критерия термопрочности больше его оптимального значения.

t

Таким образом установлено, что материал образца является хрупким.

Изобретение позволяет упростить процесс определения термопрочности за счет того, что не требуется дополнительного определения физикомеханических характеристик материала образцов при расчете критерия термопрочности.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОПРОЧНОСТИ ХРЛ1КИХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся .в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, о тличающийся тем, что, с целью упрощения способа, измеряют р1азмеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий тбрмопрочности ж рассчитывают по формуле . (С - .2.4где d - мода массового распределения осколков по размерам; Я, плотность теплового потока; , - для образца в виде сфеКф (Л ры; 1,0 для образца в е цилиндра или пластины.