Образец для оценки циклической трещиностойкости материалов Советский патент 1987 года по МПК B23K28/00 G01N3/00 

Изобретение относится к области исследованш прочностных свойств конструкционных материалов, сварных и паяных: соединений и может найти применение в научно-исследовательских и проектных организациях, занимающихся разработкой новых материалов и конструкций.

Цель изобретения. - расширение фун- кциональных возможностей образца за чет обеспечения при испытании разрушения нормальным отрывом и поперечным сдвигом.

На чертеже показан предлагаемый образец и схема его нагружения, общий вид.

Образец выполнен в виде диска 1. На одной его плоской поверхности 2 выполнен кольцевой надрез 3 диаметром Df и глубиной h. На противоположной поверхности 4 расположен соосно другой кольцевой надрез 5 диаметром Вц и глубиной h.

Образец изготавливается путем механической обработки. Надрезы выполняются с помощью специального профилированного резца.

Условие различия диаметров надрезов DJ, и Dg не более, чем на 2G , необходимо для обеспечения развития усталостной трещины по .траектории под углом и не более 45 . Именно в этой зоне образца реализуются максимальны по величине деформации растяжения и поперечного сдвига.

Возможно выполнение образца составным из наружного кольца и внутреннего диска, которые соединены между собой по конусу с углом конусности 1 10-45 , при этом соединение элементов образца выполнено сваркой или пайкой.

Глубину надрезов h следует выполнять равной 0,25t-, где t - толщина образца. Тогда даже при максимальном отличии в диаметрах надрезов, когда D Dg + 2еГ, .аё 0,5с,, при циклическом нагружении образца реализуется взаимодействие локальных полей напряжений в вершинах надрезов, обеспечивающее развитие трещины под угло в условиях смешанного разрушения.

Угол конусности в образце, выполненном составным из наружного кольца и диска, должен составлять 10-45 с целью обеспечения наиболее приемлемого соотношения между коэффи49934. 2

циентом интенсивности напряжений в вершине растущей наклонной трещины.

При циклическом нагружении образца вследствие взаимодействия локальь

ных полей напряжении в вершинах надрезов, усталостная трещина развивается по наклонной траектории от одной вершины надреза к другой. Вследствие

10 этого в вершине растущей усталостной трещины реализуется смешанньм тип разрушения путем нормального отрыва и поперечного сдвига.

Образец для оценки циклической

15 трещиностойкости материалов при смешанном типе разрушения подготавливают следующим образом.

Из листа (сталь 45) толщиной 40 мм вырезают круг диаметром 300 мм.

20 На одной плоской поверхности путем токарной обработки выполняют поверх- ностньй кольцевой надрез диаметром.

Dg 80 мм и глубиной h 10 мм. На противоположной поверхности соосно с

первым надрезом вьшолнягот кольцевой надрез диаметром D,, 100 мм и глубиной h 10 мм, так что предполагаемая траектория развития трещины составляет угол 5 45 .

Нагружение образца осуществляют на испытательной машине уММ-50 в специальном приспособлении. Цикл изменения рабочей нагрузки - пульсирующий, от нулевой с максимальным значением Р 450 кН. При смешанном типе нагру- жения средняя скорость роста трещины 8, мм/цикл. Средняя скорость развития разрушения на известном образце при нормальном отрыве и тех же

условиях нагружения 4,210 мм/цикл. Это свидетельствует о необходимости учета составляющей сдвига.

Полученные результаты представляется возможным использовать для сравнительной оценки циклической трещино- стойкости конструкционных материалов. В результате этого должно обеспечиваться повышение надежности прогнозных оценок работоспособности конструкций .

Формула изобретения

1. Образец для оценки циклической треиц ностойкости материалов, выполненный в виде диска с кольцевым надрезом, расположенным на одной из плоских поверхностей, центр которого совпадает с центром диска, о т л

чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании разрушения нормальным отрывом и поперечньгм сдвигом, на противоположной поверхности образца выполнен соосно дополнительный кольцевой

надрез, диаметр которого Б„ определяется соотношением

26,

где Dg - диаметр кольцевого надреза на поверхности образца;

rii

Л

Редактор И.Горная

Составитель 3.Хаустова Техред Л.Олийнык

Заказ 5217/12Тираж 970Подписное

ВНИИПИ Государственнбго комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ,

D - диаметр дополнительного

кольцевого надреза на другой по в ерхно с ти об р аз ца; С - расстояние между вершинами

надрезов по толщине.. 2. Образец поп.1, отличаю- ц и и с я тем, что он вътолнен сос- гавным из наружного кольца и внутреннего диска, которые соединены между собой по конусу с углом конусности ( 10-45 , при этом соединение элементов образца выполнено пайкой или сваркой.

///

V

/

А

27д

,

Корректор М.Максимишинец

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств конструкционных материалов, сварных и паяных соединений и может быть приме-нено в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании условий разрушения смешанного типа путем нормального отрыва и поперечного сдвига. Для этого в образце для испытаний вьтолнены кольцевые разрезы на противположных плоскостях образца. Диаметры этик разрезов различны. Образец может быть выполнен составным из кольца и внутреннего диска, сопряженных между собой по конусу. При циклическом нагруже- нии образца вследствие взаимодействия локальных полей напряжений в вершинах разрезов усталостная трещина ;развивается по наклонной траектории. В результате этого реализуется смешанный тип разрушения путем нормального отрыва и поперечного сдвига. 1 з.п,ф-лы, 1 ил. (Л со 4 со со 00 4: