Способ испытания плоского образца с краевой трещиной и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам и устройствам для испытания плоских образцо с краевой трещиной при определении склонности материала к разрушению.

Целью изобретения является обеспечение испытаний хрупких керамических материалов.

На чертеже изображено устройство для испытания.

Устройство содержит станину 1 , подвижную траверсу 2 и неподвижную траверсу 3, которые соединены через соосные упругие элементы 4 и 5, перпендикулярные траверсам 2 и 3, с двумя одинаковыми нагружающими балками 6 и 7, параллельными траверсам. Захват 8 закреплен непосредственно на нагружающей балке 6, а захват 9 закреплен на нагружающей балке 7 с помощью двух динамометрических пластин 10 и 11, перпендикулярных нагружающим балкам 6 и 7.

Способ испытания с помощью описанного устройства осуществляют следующим образом.

Плоский образец 12 с краевой трещиной 13 для определения склонности материала к разрушению устанавливают в захватах 8 и 9. Податливость, при изгибе упругих элементов 4 и 5 и расстояние от упругих элементов 4 и 5 до продольной оси образца 12 выбирают расчетным путем из условия невозрастания коэффициента интенсивности напряжений с ростом длины трещины 13.

Нагружение образца 12 осуществляют двумя равными силами, противоположно направленными по одной прямой. Это достигается перемещение подвижной траверсы 2. Нагружение осуществляют сжатием или циклически изменяющимися силами, хотя бы в части цикла сжимающими образец.

Нагружаемые концы упругих элементов 4 и 5 имеют одну степень свободы по линии действия сил.

При сближении траверс 2 и 3 усилия передаются через упругие элементы 4 и 5, балки 6 и 7, динамометрические пластины 10 и 11 и захваты 8 и 9 на образец, вызывая сжатие и изгиб образца в его плоскости. При увеличении нагрузки действующие на образец силы раскрывают трещину и ее длина увеличивается.

В процессе испытания определяют величину возникающего при нагружении момента и длину трещины. Зате расчетом по известным формулам определяют зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений и по ней судят о склонности материала к разрушению.

При испытании образцов разных размеров и из различных материалов нагружающие балки 6 и 7 вьшолняют различной длины, а упругие элементы 4 и 5 - с различной податливостью при изгибе. Для этой цели нагружающие балки могут быть выполнены составными с различным расположением динамометрических пластин 10 и 11, а упругие элементы - сменными. Это дает возможность осуществить контролируемое нагружение об.разца, вызывающее скорость роста трещины в заданных пределах.

При испытании хрупких керамических материалов, характеризующихся малой вязкостью разрушения и неболшим диапазоном коэффициентов интенсивности напряжений, в котором происходит медленный рост трещины, передача усилий через упругие элементы и нагружаюище балки обеспечивает устойчивое медленное развитие трещины.

7

д S

Т

1. Способ испытания плоского образца с краевой трещиной при определении склонности материала к разрушению, включающий нагружение образца двумя равными раскрывающими трещину силами, противоположно направленными по одной прямой, параллельной продольной оси образца и лежащей в его плоскости, и определение зависимости скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений, по которой судят о склонности материала к разрушению, о тличающийся тем, что,с целью обеспечения испытаний хрупких керамических материалов, нагружение образца производят сжимающими силами или циклически изменяющимися силамиj хотя бы в части цикла сжима-. ющими образец, приложенными с эксцентриситетом относительно продольной оси образца противоположно краевой трещине через упругие элементы, нагружаемые концы которых имеют одну степень свободы по линии действия сил, в процессе роста трещины определяют величину возникающего при нагружении момента, раскрывающего трещину, а податливость при изгибе упругих элементов и расстояние от упругих элементов до продольной оси образца выбирают из условия невозрастания коэффициента интенсивности напряжений с ростом длины i трещины. (Л 2. Устройство для испытания плоского образца с краевой трещиной при определении склонности материала к разрушению, содержащее подвижную и неподвижную траверсы и захваты образца, отличающееся тем, что оно снабжено двумя одинако00 выми нагружающими балками, паралел лельными траверсам и соединенными с ними с помощью соосных упругих Од элементов, перпендикулярных травер00 i сам, а захваты закреплены на нагружающих башках, один - непосредственно, а другой - с помощью двух динамометрических пластин, которые установлены перпендикулярно нагружающим балкам.