Способ исследования откольного разрушения материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N3/30 

4:;:

О

«пи

ОС ОС ОС

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам исследования откольного раз- р|ушения материалов.

Целью изобретения является повышение информативности исследования за счет возможности определения критической удель- энергии отрыва откольной пластинки.

На фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - зарегистрированный профиль скорости сво- 10 бедной тыльной поверхности образца при диаметре отверстия в прикладываемой пластине, равном 10 мм; на фиг. 3 - то же, при диаметре отверстия 20 мм.

Способ осуществляется следующим об- р|азом.

В образце 1 исследуемого материала в виде пластины создают одномерную удар- новолновую нагрузку нагружением его плос- к|им ударником 2. К тыльной поверхности

15

ного двуплечего лазерного интерферометра со стеклянной линией задержки и системой поляризованного кодирования, например, типа Visar. На фиг. 2 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца при диаметре отверстия в прикладываемой пластине 10 мм. Профиль показывает, что с некоторого момента времени (точки А) скорость движения тыльной свободной п6- верхности образца уменьшается до нуля, т. е. откольная пластинка не оторвалась от образца. Аналогичные скорости свободной тыльной поверхности испытуемого образца получены при увеличении диаметра отверстия до 17,5 мм. На фиг. 3 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца с пластинкой, имеющей отверстие 20 мм. С некоторого момента времени (точки В) скорость движения тыльной поверхности приобретает постоянную скорость -480 м/с. Аналогичные профили получены

образца 1 прикладывают пластину 3 с цент- 20 при диаметрах отверстия больше 17,5 мм.

35

р|альным отверстием 4, изготовленную из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала. Проводят ряд нагруже- ний образца при различном диаметре отверстия 4. При каждом нагружении регист- 25 рируют профиль скорости свободной тыльной поверхности. Это осуществляется с по- :oщью лазерного измерителя 5 скорости, зондирующий луч 6 которого фокусируют через отверстие 4 на поверхность образца 1. При отражении распространяющейся по об- разцу ударной волны от его свободной тыльной поверхности в области отверстия 4 происходит образование откольной пластинки. По разности максимальной и минимальной скоростей тыльной поверхности можно рассчитать величину разрушающего напряжения. Последовательно изменяя диаметр отверстия 4, определяют его значение (крити- -еский диаметр), при котором начинается стрыв откольной пластинки. По скорости тыльной поверхности в момент отрыва и критическому диаметру определяют критическую удельную энергию отрыва откольной гластинки.

Пример. Для определения прочностных Характеристик и критической удельной энер- гЫи отрыва откольной пластинки в качестве 1|спытуемых образцов берут пластины из ти- itaHOBoro сплава ВТ5-1 с поперечными раз- М1ерами 100X100 мм толщиной 4 мм. Нагру- }Нение испытуемых образцов осуществляют ударом алюминиевой пластинки диаметром мм, толщиной 2 мм, разогнанной с по- гиощью взрывного генератора ударной волны До скорости 660 м/с. К тыльной свободной поверхности испытуемых образцов последовательно прикладывают стальные пластины шз Ст. 3 толщиной 15 мм с отверстиями диа- 55 (Петром 10, 15, 17, 5 и 20 мм. Непрерывную ||)егистрацию скорости свободной тыльной йоверхности образцов проводят с помощью Оптически симметричного дифференциальТаким образом, диаметр отверстия 17,5 мм является критическим, при превыщении которого происходит отрыв откольной пластинки. Из профилей скорости по спаду скорости от максимума Vmax до первого минимума определяют величину разрущающих напряжений

.1

акр 2-роС о(1/тах-V

где ро - начальная плотность материала; Со - объемная скорость звука. Значение откольной прочности для данных экспериментов 4,1 ±0,1 ГПа. По периоду первых колебаний скорости из-за возникновения в откольной пластинке откольного импульса определяют толщину откольной пластинки:

,

где Се - продольная скорость звука; Д/ - 4Q период реверберации откольного импульса. Толщина откольной пластинки ,91 мм. Критическую удельную энергию кр отрыва

ml/2

ОТКОЛЬНОЙ пластинки определяют как /

45 /5кр, где т - масса отколовщейся пластинки; V - скорость ее при отрыве; SKP - площадь отверстия в прикладываемой пластине, при котором начинает отрываться откольная пластинка. Из проведенных экспериментов находят при ,45 т

50 2 г; м/с; ,4 см и кр 96 Дж/см2.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять дополнительную прочностную характеристику материала - критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки, что дает более полную и достоверную характеристику прочностных свойств материала.

ного двуплечего лазерного интерферометра со стеклянной линией задержки и системой поляризованного кодирования, например, типа Visar. На фиг. 2 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца при диаметре отверстия в прикладываемой пластине 10 мм. Профиль показывает, что с некоторого момента времени (точки А) скорость движения тыльной свободной п6- верхности образца уменьшается до нуля, т. е. откольная пластинка не оторвалась от образца. Аналогичные скорости свободной тыльной поверхности испытуемого образца получены при увеличении диаметра отверстия до 17,5 мм. На фиг. 3 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца с пластинкой, имеющей отверстие 20 мм. С некоторого момента времени (точки В) скорость движения тыльной поверхности приобретает постоянную скорость -480 м/с. Аналогичные профили получены

при диаметрах отверстия больше 17,5 мм.

Таким образом, диаметр отверстия 17,5 мм является критическим, при превыщении которого происходит отрыв откольной пластинки. Из профилей скорости по спаду скорости от максимума Vmax до первого минимума определяют величину разрущающих напряжений

.1

акр 2-роС о(1/тах-V

где ро - начальная плотность материала; Со - объемная скорость звука. Значение откольной прочности для данных экспериментов 4,1 ±0,1 ГПа. По периоду первых колебаний скорости из-за возникновения в откольной пластинке откольного импульса определяют толщину откольной пластинки:

,

где Се - продольная скорость звука; Д/ - период реверберации откольного импульса. Толщина откольной пластинки ,91 мм. Критическую удельную энергию кр отрыва

ml/2

ОТКОЛЬНОЙ пластинки определяют как /

/5кр, где т - масса отколовщейся пластинки; V - скорость ее при отрыве; SKP - площадь отверстия в прикладываемой пластине, при котором начинает отрываться откольная пластинка. Из проведенных экспериментов находят при ,45 т

2 г; м/с; ,4 см и кр 96 Дж/см2.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять дополнительную прочностную характеристику материала - критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки, что дает более полную и достоверную характеристику прочностных свойств материала.

Формула изобретения Способ исследования откольного разрушения материалов, по которому в образце исследуемого материала в виде пластины создают одномерную ударноволновую нагрузку, регистрируют профиль скорости свободной тыльной поверхности образца и по разности максимальной и минимальной скоростей определяют величину разрушающего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности исследования за счет возможности определения критической удельной энергии отрыва от- кольной пластинки, к тыльной поверхности

0

образца прикладывают пластину с центральным отверстием, изготовленную из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала, проводят ряд нагружений образца при различном диаметре отверстия прикладываемой к нему пластины, определяют критический диаметр отверстия, при котором происходит отрыв откольной пластинки, и по скорости тыльной поверхности в момент отрыва откольной пластинки и критическому диаметру отверстия определяют критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки.

Изобретение относится к способам исследования прочностных свойств материалов при ударном нагружении. Цель изобретения - повышение информативности исследования за счет возможности определения критической удельной энергии отрыва от- кольной пластинки. Для этого проводят ряд нагружении образца в виде пластины, к тыльной стороне которого прикладывают поочередно пластины с различным диаметром центрального отверстия, изготовленные из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала. При каждом нагружении регистрируют профиль скорости свободной тыльной поверхности образца. Определяют критический диаметр отверстия, при котором происходит отрыв откольной пластинки, и по этому диаметру и скорости тыльной поверхности в момент отрыва определяют критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки. 4 ил. SS

L

i 1 1 I t

2 /Wr

8 t.(c