Способ испытания материала на усталость Советский патент 1990 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытаниям материалов, к способам усталостных испытаний.

Цель изобретения - упрощение способа.

На чертеже представлена диаграмма напряжение - число циклов с нанесенными на ней разрушающим напряжением и суммарной наработкой до разрушения .

Устройством для реализации способа является испытательная машина, позволяющая плавно изменять уровень циклического нагружения, снабженная счетчиком числа циклов и средствами измерения нагрузки.

Способ осуществляют следующим

образом.

Циклически нагружают образец или элемент конструкции от уровня (5 , не выше предела выносливости 6д

с постоянной скоростью Ј роста напряжения до разгружения. Определяют разрушающее напряжение б. . Для повышения точности испытывают в одинаковых условиях партию образцов и определяют среднее значение разрушающего напряжения .

Второй образец (или соответственно партию образцов) испытывают при постоянном уровне напряжения Ор и определяют долговечность N« или соответственно среднюю долговечность Np во второй партии образцов, после чего определяют суммарную наработку до разрушения первого образца, соответствующую начальному напряжению, равному пределу выносливости:

ел ел к

о

О 4ъ

п

CR

NL

где г - показатель степени в уравнении Про (для многих материалов г 0,5) .

После этого определяют предел выносливости по формуле

6R (Зр -6inCR

(1)

Прогрессирующее накопление усталостных повреждений объекта происходит при напряжениях, превышающих предел выносливости. Поэтому при испытании объекта при возрастающем напряжении от любого начального уровня, принимаемого не выше предела выносливости, разрушение происходит при одинаковых разрушающих напряжениях (без учета рассеяния). Поэтому зависимость 3р (пЈ) (кривая 1) вырождается в горизонталь ч - (для ее построения достаточно одной точки).

Для определения наработки до разрушения согласно известному способу строят второй участок путем испытания дополнительных образцов до разрушения с возрастающей нагрузкой, начиная от уровней, выше предела выносливости. Определить указанную величину более просто, так как при описании кривой 2 усталости уравнением Вейбулла суммарная долговечность до разрушения Np, соответствующая напряжению G уравнением

Р

выражается

10

с

«Зр-е г

(2)

п,

(3)

где mw и cw - параметры.

Суммарная долговечность, соответствующая пределу выносливости до разрушения, при испытаниях монотонн увеличивающейся нагрузкой определяется из выражения

6p-6R

с Находят отношение -Ц пс ,

М„

об

10Cw

Преобразовав выражение (6) с учетом формулы (4), получают

i.

Ik U (ши/И М { (шJ 1) .Г

(7)

N

Р или

10.Cw

mw +

1

(8)

Введя обозначения 1

# +

1

(9)

20

А - (пуН) . (Ю)

и подставив (9) и (10) в уравнение (4), получают уравнение II р0

б

Р

6Г.

(11)

Независимо от скорости увеличения нагрузки и начальной абсциссы кривой усталости Бейсбулла с отношение nc/N. зависит только от параметра mw и является величиной, обратной показателю степени уравнения Пв

4ро

HT-v 4

или п;

NL.

г

(12)

Принимая г 0,5, т.е. mw 1, получают nt/N« 2.

Пример. Испытанию подвергают 10 блоков гидроцилиндров, из которых пять - при напряжении, возрастающем от начального уровня, равного (3, 100 МПа, со скоростью Па/цикл, и пять - при неизменном напряжении, равном осредненному разрушающему напряжению, полученному по результатам испытаний первых пяти объектов; ,

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам усталостных испытаний. Цель изобретения - упрощение способа. Первый образец нагружают циклически до разрушения при постоянной скорости роста уровня нагрузки и определяют разрушающее напряжение. Второй образец нагружают циклически при постоянном уровне нагрузки, равном разрушающему напряжению первого образца, по долговечности которого определяют суммарную наработку до разрушения, с учетом которой по разрушающему напряжению первого образца определяют предел выносливости. 1 ил.

Разность (5р - Од можно выразить через параметры кривой усталости, основываясь на уравнении Вейбулла и линейной гипотезе суммирования повреждений:

-i- бр ob(mw-H)- 10tw (4)

Наработку до разрушения (3) с учетом (4) можно представить в виде

По . () (5

(5R - Zl6n./n у 143 МПа.

i Е 1

По результатам испытаний при неизменном напряжении определяют среднюю долговечность объектов

0

N

Р

1 Np./nCS 3,07 f(

10 циклов.

По зависимости Np/nc r, где г - показатель степени в уравнении Про, определяют суммарную наработку до

разрушения объекта, испытанного при нормальном напряжении, возрастающем от начального уровня (5, , равного пределу выносливости. Она составляет

в

п„

Np/r

tgg-wp/t. - 6,110-10 ЦИКЛОВ.

Предел выносливости рассчитывают по зависимости разрушающих напряжений от суммарной наработки до разрушения:

V 3р ncf 112 МПа, что удовлетворительно совпадает с определенным стандартными методами пределом выносливости.

Формула изобретения

Способ испытания материалов на усталость, заключающийся в том, что

Составитель Д.Поспелов Редактор И.Дербак Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 325

Тираж 498

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

образец материала нагружают циклически при росте с постоянной скоростью уровня напряжения, начиная от уровня, не выше предела выносливости, определяют разрушающее напряжение, циклически нагружают второй образец до разрушения и определяют величину наработки материала до

разрушения, с учетом которой по разрушающему напряжению первого образца определяют предел выносливости материала, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, нагружение второго образца осуществляют при постоянном уровне нагрузки, равном разрушающему напряжению первого образца, а о величине наработки до разрушения судят по долговечности

второго образца.

/г

ся

пс пс.Н

Подписное