Способ определения предела выносливости материала Советский патент 1989 года по МПК G01N3/32 

1

Изобретение относится к области механики разрушения, а именно к способам определения предела выносливо сти материала с дефектам й.

Цель, изобретения - повьшгение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами.

Устройство для реализации способа представляет собой испытательную машину для циклических нагружений. Тип машины зависит от вида нагрузки, при которой определяется предел выносливости.

Способ осуществляют следующим образом.

В области ограниченной долговечности циклически до разрушения образцы материала, ослабленные

искусственным надрезом в виде трещины, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения . Результаты испытаний представляют в координатах коэффициент

;интенсивности напряжений К - число N циклов до разрушения.

Коэффициент интенсивности напряжений определяют из соотношения

К - . ,

1 -()

где в - номинальное напряжение; а - размер трещины;

а

о

Y - безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца, способа нагружения и относительного размера трещины;

коэффициент Пуассона; (f - циклический предел текучести По результатам испытаний образцов с искусственным дефектом графически или аналитически (например, используя метод наименьших квадратов) находят кривую долговечности. Затем берут исследуемый образец, его циклически нагружа от при постоянном уровне нагрузки в области ограниченной долговечности и фиксируют число циклов до разрушения. По полученной кривой долговечности находят коэффиличньпс амплитудах напряжений и нахождения наибольшего напряже|€ия, при

котором образцы не разрзшаются на g базе испытаний 10 циклов, составляет 438 МПа.

В соответствии с предлагаемым способом проведены предварительные ус- талостные испытания образцов с тре- 10 щиноподобным надрезом, вьшолненньм дисковой фрезой толщиной 0,2 мм. Были изготовлены четыре серии образцов с трещиноподобным надре;зом глубшюй 4, 2, 1 и 0,5 мм. Результаты испы- 15 таний этих образцов в координатах коэффициент интенсивности напряжений -К - число циклов N описываются единой кривой долговечности. Затем были

испытаны три гладких образца при нациент интенсивности напряжений К, со-20 пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ответствующии числу циклов до разру- ветственно число циклов до разруше- шения исследуемого образца. Приписывание исследуемому образцу некоторого коэффициента интенсивности напряжений означает, что материал в исход-25 трех исследованных образцов 0,046; ном состоянии (т.е. до проведения усталостных испытаний) считается дефектным и этой дефектности по ее влиянию на долговечность приписываются свойства трещины. Размер этой трещи- 30 ны определяется из соотношения

ния составило 8,46 10 , 1,07- 10 и 9,59 10 . Расчетные значения размера исходных трещин а составили для

0,043 и 0,049 мм, а предел выносливо сти 423, 434 и 414 МПа соответственно.

Формула изобретения

1460664

личньпс амплитудах напряжений и нахождения наибольшего напряже|€ия, при

котором образцы не разрзшаются на базе испытаний 10 циклов, составляет 438 МПа.

В соответствии с предлагаемым способом проведены предварительные ус- ; талостные испытания образцов с тре- щиноподобным надрезом, вьшолненньм дисковой фрезой толщиной 0,2 мм. Были изготовлены четыре серии образцов с трещиноподобным надре;зом глубшюй 4, 2, 1 и 0,5 мм. Результаты испы- таний этих образцов в координатах коэффициент интенсивности напряжений -К - число циклов N описываются единой кривой долговечности. Затем были

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

ния составило 8,46 10 , 1,07- 10 и 9,59 10 . Расчетные значения размера исходных трещин а составили для

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

0,043 и 0,049 мм, а предел выносливости 423, 434 и 414 МПа соответственно.

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

Формула изобретения

Изобретение относится к механике разрушения, а именно к способам определения предела выносливости материала с дефектами. Цель изобретения - повышение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами. В области ограниченной долговечности циклически нагружают до разрушения образцы материала, ослабленные искусственным надрезом в.виде трещины, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения. Строят зависимость числа циклов до разрушения от коэффициента интенсивности напряжений, по которой определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений. По полученному значению порогового коэффициента интенсивности напряжений определяют предел вьшосливости материала. Затем циклически нагру кают до разрзпления образец без надреза, а по количеству циклов до разрушения определяют размер эквивалентной дефекту материала трещины, с учетом которого определяют предел вьшосливости материала. S (Л

- 5Г()

Предел выносливости исследуемого образца в (наиример б., при симметричном цикле нагрзгасения) определяют по пороговому коэффициенту интенсивности напряжений К,, из соотношения

/,

.

с

а Y

К

ifc

-уя}

Определение предела

Пример, вьмосливости.

Исследуют цилиндрические образцы диаметром 10 мм в рабочей части из стали 06X12НЗД. Испытания проводят при консольном изгибе с вращением с частотой 3000 об/мин (в данном примере вид испытания определен возможностями испытательной машины). Предел вьносливости 61, гладких образцов, определенный стандартным методом путем испытания серии образцов при раз

Способ -определения предела выносливости материала, заключающийся в

том, что образцы материала, ослабленные искусственной трешиной, циклически нагружают до разрушения при различных уровнях нагрузки для определения кривой долговечности, определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений и размер исходного дефекта в материале, по которому с учетом порогового значения коэффициента интенсивности наспряжений судят о пределе вьшосливо- сти, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами,

размер микродефекта определяют по

кривой долговечности для образцов с искусственным дефектом путём дополни- тельного циклического , нагружения образца материала без искусственной

трещины и регистрации числа циклов до его разрушения.