Способ испытания хрупкого материала на растяжение Советский патент 1990 года по МПК G01N3/20 

31

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытания хрупкого материала на растяжение.

Цель изобретения - повышение информативности путем обеспечения возможности наблюдения за кинетикой деформирования и разрушения.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Способ ойуществляется следующим образом.

В рабочей части призматического образца 1 из хрупкого материала высо той h и шириной b предварительно выполняют сквозной паз 2 на расстоянии Ь1 от одной из плоскостей, которую выбирают в качестве опорной.

При этом длину паза 2 выбирают равной удвоенной ширине b образца 1, а величину h определяют из соотноше

0

5

0

U

К Ч

U, упругая энергия, запасенная испытуемой частью образца шириной b длиной 2Ь и высотой h также способствующая разрушению образца; упругая энергия, запасенная компенсирующей частью образца, препятствующая преждевременному неконтролируемому разрушению испытуемой части образца. + происходит неконтролируемое разрушение части 4 образца I, и тем самым исключается возможность наблюдения в процессе нагру- жения за кинетикой разрушения.

При U0 + Uf и UKчпроисходит разрушение всего образца I.

Величина упругих энергий U0, U,

При Ur

Изобретение относится к испытательной технике. В рабочей части образца 1 высотой H и шириной B выполняют на расстоянии H₁ от опорной плоскости паз 2, длина которого равна 2B. Величину H₁ определяют из соотношения H₁=H{1-[16E₁F_м/(16,6E₁F_м+BL_мЕ₂)]^1/3}, где F_м и L_м - соответственно эффективная площадь поперечного сечения и длина нагружателя испытательной машины

E₁ и E₂ - соответственно модуль Юнга материала нагружателя испытательной машины и образца. Образец 1 устанавливают опорной поверхностью на опоры 5 и нагружают компенсирующую часть 3 изгибающей нагрузкой. При этом испытуемая часть 4 подвергается воздействию растягивающей нагрузки и выполняется равенство U₀+U₁=U_к.ч, где U₀ - упругая энергия, запасенная нагружающей системой

U₁ - упругая энергия, запасенная испытуемой частью образца

U_к.ч - упругая энергия, запасенная компенсирующей частью образца. Выполнение данного равенства исключает неконтролируемое разрушение образца 1 и обеспечивает возможность наблюдения в процессе нагружения за кинетикой деформирования и разрушения образца, что повышает информативность способа. 1 ил., 1 табл.

(16E,-F

- №1

w J

где

1 м R1 ИЕ-

16,6Е t-FM + b

соответственно эффективные площадь сечения и длина нагружателя испытательной машины; соответственно модуль Юнга материала нагружателя испытательной машины и образца.

Таким образом, паз 2 делит образец на компенсирующую часть 3 и испытуе- часть 4 высотой h, шириной b и длиной 2Ь, причем последнее обусловлено соблюдением принципа Сен-Венана, т.е. соблюдением требований, предъявленных к оптической длине испытуемого образца.

После этого образец 1 устанавливают опорной поверхностью на опоры 5, расположенные симметрично относитель- но паза 2 на расстояние Z друга от друга, и осуществляют нагружение образца пуансоном испытательной машины (не показаны) по схеме трехточечного изгиба усилием Р. Выполнение паза 2 на заданном расстоянии h плоскости обеспечивает пытания выполнение равенства

г1 от опорной в процессе ис

и

U

1 К.Ч I

- упругая энергия, запасен- 55 ьЛя в нагружающей системе, способствующая разрушению образца;

25

удлинение образ0

5

$

0

0

высота компенсирующей части образца.

В процессе нагружения образца I при помощи металлографического микроскопа (не показан) наблюдают кинетику деформирования и разрушения части А образца I, которая при нагружении изгибом подвергается растяжению.

Таким образом, выполнение паза оа- раллельно опорной плоскости и на заданном от нее расстоянии обеспечивает возможность наблюдения в процессе нагружения за кинетикой деформирования и разрушения образца, что повышает информативность способа.

Пример. Испытывают твердый сплав марки ВК6. Нагружение осуществляют на испытательной машине УМЭ1ОТМ по схеме трехточечного изгиба. Призматический образец размером 40 мм устанавливают на опоры с расстоянием между ними 20 мм.

Предварительно определяют расстояние h от опорной поверхности по формуле

6Е1 F/АОЦ

16,6-Е,. Рмв|и+Ь-1Ж|1ИЕ

л,

г J

исходя

- ик.ч

из условия равенства Un +

и, 5

16,2

О4 7,4

566263 103

МГТо7 2 7 ,4 Г6 э + 5 3, 7 1 0 3 6,3 1 О

В таблице представлены результаты осуществления способа на образцах сплава ВК6 (5x5x40 мм) в условиях, соответствующих и выходящих за границы, заявленные в способе.

Как следует из данных, представленных в таблице, выполнение паза с соблюдением условий, указанных в способе (опыт I), позволяет проводить наблюдение за кинетикой распространения трещины, а несоблюдение условий ведет к неконтролируемому распространению трещины.

Формула изобретения

Способ испытания хрупкого материала на растяжение, по которому призматический образец высотой h и шириной Ь устанавливают на опоры, и нагружают до разрушения посредством нагру- жателя испытательной машины, о т л и- чающийся тем, что, с целью

6,3 1 О

/J ) - 5(1-0,868) - 0,66

I

повышения информативности путем обеспечения возможности наблюдения за кинетикой деформирования и разрушения, выполняют в рабочей части образца, параллельной опорной поверхности, сквозной паз длиной, равной удвоенной ширине образца, на расстоянии h от нее, определяемом из соотношения

15

1

h Г| ( 16E F . ч /з 1 - (16,6ElF, +ЫмЕг} J

0

м

5

где Г„ и 1М - соответственно эффективная площадь поперечного сечения и длина нагружателя испытательной машины; соответственно модуль Юнга материала нагружателя испытательной машины и образца,

а нагружение осуществляют по схеме

трехточечного изгиба.

и Ео