Способ определения модуля упругости конструкционных металлических материалов Советский патент 1989 года по МПК G01B17/04 

1

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов и может быть использовано для определения модуля упругости материала и его начальной деформации при испытаниях образцов материала.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем определения также и начальной деформации материала, вызванной составляющими внутренних напряжений,

Способ осуществляют следующим образом.

На двух образцах из партии образцов испытываемого металлического конструкционного материала возбуждают продольные колеабния на собственной частоте, например, с помощью магнитострикционного возбудителя колебаний и измеряют эту частоту. На одном из образцов партии определяют чистовой режим обработки резанием, создающим взаимно компенсирующие дефекты структуры, при котором измененение собственной частоты после обработки минимально, для чего проводят серию испытаний с чистовой обработкой цилиндрической поверхности образца на разных скоростях резания, подачах и глубинах резания и измерением собственной частоты продольньпс колебаний до и после обработки. На найденном режиме обработки резанием обрабатывают поверхность двух первых образцов. При трех различных температурах возбуждают продольные колебания первого образца на- собственной частоте и измеряют эти частоты. Затем первый образец нагружают на испытательной машине последовательно возрастающей нагрузкой с одновременным измерением его деформации и определяют значение модуля упругости материала niepBoro образца как отношение приращения напряжений в образце к приращению деформаций этого образца На одном из образцов партии, прошедшем обработку резанием на найденном ранее режиме, подбирают для данного материала режим стабилизирующего отжига, при котором не соз дает- ся новых внутренних напряжений. Для этого проводят серию испытаний с отжигом образца при разных температурах и разной длительности отжига, а за искомый режим принимают такой, при котором изменение собственной частоты продольных колебаний и образца до и после отжига будет максимально при самой низкой из приводящих к такому результату температур отжига. На найденном режиме повергают отжигу два первых образца. Измеряют температурный коэффициент электросопротивления второго образца одИим из известных способов, например измерением его сопротивлени при двух различных температурых, и

5

0

5

сравнивают полученное значение коэффициента с константой для данного материала, определенной ранее для образца без внутренних остаточных напряжений. Если эти величины совпадают, то второй образец принимают за эталон, а если они отличаются друг от друга на величину, установленную в качестве допуска-на эталон, то повторяют все операции, выполненные над вторым образцом, над по следующими образцами из партии. Эти операции повторяю т над каждым образцом до отыскания образца, температурный коэффициент электросопротивления которого будет равен константе. Если во н(::ей партии образцов такой образец не будет обнаружен, то за эталон принимают образец с минимальным значением отклонения этого коэффициента от константы, однако точность определения начальной деформации материала при этом будет соответственно ниже,

Вновь измеряют при трех, температурах собственную частоту продольных колебаний первого образца -из образца, принятого за эталон, а затем для температуры испытаний первого образца на испытательной машине, при которых определялось значение модуля упругости материала, рассчитывают составляющие внутренних напряжений.

Начальную деформацию материала первого образца рассчитывают как отношение величины суммы внутренних напряжений в образце к измеренному в экспериме°нте модулю упругости. Измерение собственной частоты колебаний образцов при трех разных температурах проводят с целью подтверждения линейности зависимости между

приращением температуры и приращео

нием собственной частоть;, что гарантирует достоверность определения внутренних напряжений.

Использование предлагаемого способа позволяет более точно определять запас прочности материала деталей в.реальньпс условиях их эксплуатации, так как при этом учитываются не только рабочие, но и начальные деформации материала. Формула изобретения

Способ определения модуля упру- г ости конструкционных металлических материалов, заключагацийся в том, что

0

6

0

0

5

5

образны из исследуемого материала подвергают погружению последовательно возрастающей нагрузкой на испытательной машине с одновременным измерением их деформаций и по этим данным определяют модуль упругости материала, отличающийся тем, что, с целью расширения функцио нальных возможностей способа путем определения также и начальной деформации материала, вызванной составляющими внутренних напряжений, до на- гружения на испытательной машине на двух образцах измеряют собственную частоту их продольных колебаний, определяют чистовой режим обработки резанием, создающий взаимно компенсирующие дефекты структуры, при котором изменение собственной частоты после обработки минимально, обрабатывают образцы на этом режиме, измеряют собственную частоту первого образца при трех различных температурах, после нагружения первого образца на испытательной машине под- бира1)т для данного материала режим

606056

стабилизирующего отжига, не создающий новых внутренних напряжений, при котором изменение частоты после g отжига макс1-1мально, подвер гают отжи -- гу оба образца, измеряют температурный коэффициент злектросопротивления второго образца и сравнивают его с константой для данного материала, 10 операции обработки резанием, отжига и измерения температурного коэффициента злектросопротивления повторяют на последующих образцах до получения образца.с коэффициентом, рав- 15 ным константе, который принимают за эталон, измеряют вновь на трех температурах собственную частоту, продольных колебаний первого образца и образца, принятого за эталон, для 20 температуры испытаний образцов на испытательной машине, определяют по результатам измерения всех собственных частот образцов внутренние напряжения и по этим напряжениям с учетом 25 измеренного значения модуля упругости определяют вызванную им начальную деформацию материала образца.

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов, и может быть использовано для определения модуля упругости материала и его начальной деформации при испытании образцов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа путем определения также и начальной деформации материала, вызванной составлякяцими внутренних напряжений, что достигается обработкой Двух образцов из партии резанием на чистовом режиме, соэ- дагадем взаимно компенсирумцие дефекты структуры, при котором изменение соб- твенной частоты продольных колебаний после Ьбработки минимально, после нагружения первого образца на испытательной машине с одновременнь1м измерением его деформаций - стабилизирующим отжигом обоих образцов на режиме, при котором изменение собственной частоты после отжига максимально, сравнением температурного козффициен- та электросопротивления второго образца с константой для данного материала, повторением операций, выполненных над вторым образцом, над по- следукицими образцами до. получения образца с коэффициентом, равным конг станте, который принимают за эталон, измерением при трех температурах собственной частоты продольных колебаний первого образца до отжига и после отжига о собственной частоты образца, принятого за эталон, определением по тим данным для температуры испытаний образцов на испытат тельной машине внутренних напряжений и по этим данным с учетом измеренного значения модуля упругости - определением начальной деформации материала. Способ позволяет более точно определять запас прочности материала деталей в реальных условиях их эксплуатации. (Л С ел

.Составитель Н.Тимошенко

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Олийнык

Заказ 534/50 Тираж 683Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Корректор В.Бутяга