Способ неразрушающего определения усталостного повреждения материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/32 

1

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может быть использовано для неразрушающего определения усталостного повреждения материалов.

Цель изобретения - упрощение определения усталостного повреждения материала за счет упрощения регистраци физического параметра, хар актеризую- щего это повреждение.

Способ осуществляется следующим образом.

Материал образца или элемента конструкции циклически нагружают. Циклическое нагружение периодически прерывают и в перерывах вдавливают в материал индентор. Вдавливание осуществляют заданным усилием, т.е. усилие вдавливания одинаково для следующих друг за другом перерывов в нагруже- нии. Вдавливание индентора осуществляют до образования отпечатка с развивающейся из него трещиной.

Размер трещины может определяться путем регистрации параметров акустической эмиссии в процессе внедрения индентора, поскольку после ввода индентора размеры трещины изменяются на 20-30% вследствие действия остаточных напряжений в материале.

Размер трещины принимают в качестве физического параметра, характеризующего усталостное повреждение материала. По изменению этого параметра судят об усталостном повреждении материала в процессе циклического на гружения. Выбор в качестве указанног параметра размера трещины упрощает регистрацию физического параметра пр проведении неразрушающего контроля усталости.

После измерения размера трещины отводят индентор и устраняют отпечаток шлифованием поверхности образца или элемента конструкции.

При определении усталостного повреждения полимерного материала после измерения размера трещины отводят индентор и заполняют полость отпечатка связующим составом полимера.

Устранение отпечатка позволяет устранить концентрацию напряжений в зоне отпечатка, которая может повлиять на работоспособность материала.

Пример. Испытания проводят на образцах из стали ВНС-2, вырезанных из баков самолетов, имеющих различные усталостные повреждения, которые

5

0

5

соответствуют следующим значениям времени эксплуатации: 0; 500 и 100 ч. В качестве индентора используют алмазный индентор Виккерса. Значения нагрузки задают 500; 1000 и 1500 Н. При нагрузке 500 Н размеры трещины имеют большой разброс, а отпечатки после нагрузки 1500 Н трудно сошлифовывать. Поэтому для стали БНС-2 наиболее, предпочтительна нагрузка 1000 Н. Энергия акустической эмиссии, по которой определяется размер трещины, составляет для эксплуатации при О, 100 и 1500 ч, соответственно 1,810 ; 2,36-10 % 3,21 . По размерам трещины при известных значениях нагрузки на индентор, модуля упругости и твердости материала определяют значения коэффициента интенсивности напряжений К;,(; , которые составляют соответственно 1 19,3; 90,2 и 65 МН/м По результатам испытаний путем сравнения длины трещины с предельной длиной или равнозначного сравнения коэффициента К,,, с его предельным значением оценивают усталостное повреждение и остаточный ресурс материала элемента конструкции.

ЗОформула изобретен.и я

5

0

5

0

1.Способ неразрушающего определения усталостного повреждения материалов, по которому материал образца или элемента конструкции циклически нагружают, периодически регистрируют физический параметр, характеризующий ус- - талостное повреждение материала, и

по изменению этого параметра судят об усталостном повреждении материала, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения усталостного повреждения материала, циклическое нагружение периодически прерывают и в перерывах вдавливают в материал заданным усилием индентор до образования отпечатка с развивающейся из него трещиной, измеряют размер трещины и принимают его в качестве физического параметра, характеризующего усталостное повреждение материала.

2.Способ по п., отличающийся тем, что при внедрении индентора регистрируют параметры акус5 тической эмиссии и по ним определяют размеры трещины.

3. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что после измерения размера трещины отводят индентор и

31295283 4

устраняют отпечаток шлифованием по-усталостного повреждения полимерного

верхности образца или элемента кон-материала после измерения размера треструкции.щины отводят индентор и заполняют по4. Способ ПОП.1, отличаю-лость отпечатка связующим состащ и и с я тем, что при определении5 вом.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки усталостного повреждения материала образца или элемента конструкции без их разрушения. Цель изобретения - упрощение определения усталостного повреждения материала за счет упрощения регистрации физического параметра, характеризующего это повреждение. Процесс циклического нагружения периодически прерывают. В перерывах вдавливают в материал заданным усилием индентор до образования отпечатка и развивающейся из него трещины. При вдавливании индентора измеряют параметры акустической эмиссии. При внедренном инден- торе по параметрам акустической эмиссии определяют размер трещины и его принимают в качестве физического параметра, характеризующего усталостное повреждение материала. По изменению этого параметра судят об уста.лостном повреждении материала в процессе циклического нагружения. После измерения размера,трещины отводят индентор и устраняют отпечаток шлифованием поверхности образца или элемента конструкции. При определении усталостного повреждения полимерного материала полость отпечатка заполняют связующим составом. 3 з.п.ф-лы. с (Л