Способ определения порогового коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении Советский патент 1989 года по МПК G01N3/32 

1

(21)4417558/25-28

(22)27.04.88

(46) 30,11.89, Бюло № 44

(71)Физике-механический институт имв Г.В.Карпенко

(72)А.Т.Цирульник, О.Н.Романив, Г.НоНикифорчин, Ю.Г.Матвиенко,

А.3.Студент, Ю.Н.Ленец и Р.Б.Квас- ница

(53)620.178 (088.8)

(56) Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов.Определение характеристик трещиностой- кости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. РД. 50-345-82, И.: Изд-во стандартов, 1983, с,96о.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВОГО КОЭФФИЦИЕНТА ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

(57) Изобретение относится к определению механических характеристик материалов, к способам испытаний материалов на трещиностойкость. Цель , изобретения - повьппение точности за счет обеспечения остановки трещины после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений.Образец материала с концентратором в виде наведенной трещины нагружают поэтапно, ступенчато увеличивая максимальную нагрузку цикла. На первом этапе к образцу прикладьшают пульси- рзлощую нагрузку сжатия и сохраняют нижнюю границу цикла на последующих этапах. Определяют максимальную нагрузку последнего этапа, при котором трещюта останавливалась, и определяют по ней с учетом длины трещины пороговый коэффициент интенсивности напряжений. 1 ил., 1 табл.

i

СО

Изобретение относится к области определения механических характеристик материалов, к способам испытаний материалов на трещиностойкость. Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения остановки трещины после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений. Образец материала с концентратом в виде наведенной трещины нагружают поэтапно, ступенчато увеличивая максимальную нагрузку цикла. На первом этапе к образу прикладывают пульсирующую нагрузку сжатия и сохраняют нижнюю границу цикла на последующих этапах. Определяют максимальную нагрузку последнего этапа, при котором трещина останавливалась, и определяют по ней с учетом длины трещины пороговый коэффициент интенсивности напряжений. 1 ил.

Изобретение относится к определению механических характеристик материалов, к способам испытаний материалов на трещиностойкость.

Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения остановки трещины после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений (кин).

На чертеже представлен график изменения нагрузки.

Устройством для реализации способа служит испытательная машина для циклических нагружении образцов,снабженная средствами измерения длины трещины и датчиками нагрузки.

Способ реализуют следующим образом.

Испытанию подвергают образец с концентратором в виде предварительно наведенной трещины.

На первом этапе прикладывают сжимающую нагрузку, которая приводит к образованию у верщины надреза зоны пластической деформации, в пределах которой существуют остаточные растягивающие напряжения. Под действием внешней нагрузки происходит циклическое изменение величины растягивающих напряжений, что обусловливает инициирование трещины и ее развитие. С ростом трещины ее вершина выходит из

зоны действия остаточных напряжений, их уровень у вершины трещины уменьшается и при их величине, недостаточной для развития трещины, последняя останавливается. На втором этапе нагружения увеличивают размах нагрузки при неизменной величине сжимающей составляющей нагрузки В результате напряжения от растягивакяцей составляю щей нагрузки суммируются с остаточными напряжениями, что приводит к возобновлению роста трещины,которая впоследствии останавливается из-за дальнейшего уменьшения остаточных напряжений с увеличением длины трещины и т.д. О выходе вершины трещины из зоны действия остаточных напряжений свидетельствует отсутствие остановки трещины, что предопределяет последний этап нагружения, в котором развитие трещины происходит только под действием растягивающей составляющей нагрузки, В результате по длине трещины, соответст5вующей последней ее останов- ке роста - концу предпоследнего этапа, и нагрузке на этом этапе, используя известные зависимости, определяют пороговый КИН (при нагрузке последнего зтапа трещина непрерывно развива- ется, т,е, величина КИН превосходит пороговое значение).

Предлагаемый способ опробован на балочных образцах .прямоугольного поперечного сечения (длина образцов 160 мм, высота 1А,5 мм, ширина 5,5мм Материал - сталь СЗХ22Н6М2,

Испытьтали две партии образцов с односторонним боковым надрезом,циклически нагружаемые на установке с жест КИМ типом нагружения по схеме консольного изгиба с частотой 10 Гц, За развитием трещины наблюдали по боковым поверхностям образца с помощью катетометра КМ-6, Образцы из первой партии в количестве 5 штук нагружали пульсирующим растяжением до зарождения трещины с последукицим понижением нагрузки ступенями на 10 - 15 % после прироста трещины не менее 0,2 мм, а при скоростях ниже 10 мм/цикл не более чем на 5 %, с сохранением асимметрии нагружения. Уровень КИН, соответствующий остановке трещины или скорости ее роста не более 10 мм/цикл,принимали за пороговый, Дпительность испытаний одного образца составляла 1,5-2 млн,циклов. Образцы из второй партии в количестве 5 штук нагружали

согласно предлагаемому способу вначале пульсирующим сжатием до зарождения трещины, а в последующем после каждой остановки трещины увеличивали на 5 % размах нагрузки при неизменной величине сжимающей составляющей нагрузки. Испытания продолжали до прекращения остановок трещины,а по нагрузке и длине трещины,соответствующих последней остановке, определяли пороговый КИН, Длительность испытаний одного образца составляла 0,5 - 0,7 млн, циклов.

Результаты испытаний сведены в таблицу, из которой следует хорошая сопоставимость результатов,полученных различными способами, при этом разброс данных испытаний образцов по , предлагаемому способу меньше.

5

Формула изобретения

Способ определения порогового коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении, заключающийся в том, что к образцу с концентратором в виде предварительно наведенной усталостной трещины поэтапно прикладывают нагрузку, поддерживают амплитуду нагрузки на каждом этапе постоянной, ступенчато изменяют ее при переходе к следующему этапу и измеряют длину трещины, а о пороговом коэффициенте интенсивности напряжений судят с учетом длины трещины по максимальной растягивающей нагрузке цикла, соответствующей остановке трещины, отличающийся тем, что, с целью повьшзения точности за счет обеспечения остановки трещины после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений,на первом этапе к образцу прикладьгоают пульсирующую сжимающую нагрузку до момента остановки трещины, ступенчатое изменение нагрузки осуществляют путем увеличения максимальной нагрузки цикла при постоянстве минимальной нагрузки, а в качестве максимальной

51525547

нагрузки, соответствующей остановке рузку последнего этапа, при котором трещины, определяют максимальную наг- трещина останавливается.

-ый этап