Способ определения повреждаемости материала Советский патент 1990 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения повреждений в материалах в процессе их испытаний.

Цель изобретения - повышение информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости.

На фиг.1 изображены трибоспектраль- ные характеристики поверхности образца материала при испытании его монотонным растяжением. На фиг.2 - зависимость параметра дисперсии частотного спекта на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом. .

По поверхности образца материала перемещают индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, т.е. получают трибоспектраль- ные характеристики поверхности образца материала до его нагружения. По получаемому частотному спектру определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора по поверхности нагруженного образца материала.

Нагружают образец материала, например, циклическим или монотонным растяжением. В процессе нагружения с помощью индентора аналогично предыдущейу получают трибоспектральные характеристики поверхности образца материала при нескольких уровнях его нагружения, которые показаны на фиг 1, где Sr - значение спектрал ной плоскости; Ј лл макропластичес- кая деформация; f - частота.

После прекращения нагружения образца материала определяют по трибо- спектральным характеристикам его поверхности дисперсию частотного спектра, по экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости и материала, которые он проходит при испытании. На фиг.2 представлена независимость параметра дисперсии Dy частотного спектра от параметра макропластической деформации Ј„,.. ДисD.

Персия DX , которая определяется площадью под кривой спектральной плотности S на Лиг 1, является чувствительным параметром спектрального анализа. С физической точки зрения дисперсия IL характеризует неоднородл

ность прочностных свойств поверхностного слоя образца материала. Участок PL соответствует упрочнению материала, участок LM соответствует разупрочнению (разрыхлению) поверхност5

0

5

0

5

0

тическая выборка числа контролируемых структурных элементов, например 50, и выбирались скорость V и время t перемещения индентора. После этого трибоспектральные характеристики поверхности образцов определяли с выбранной скоростью V за выбранное время t и находили дисперсию Dx частотного спектра.

Частота изменения усилия перемещения инденторов преобразовалась в электрические сигналы механотронным преобразователем. Усиленные сигналы преобразовывапись измерительной системой типа 484/2 в машинные коды, а спектральный анализ осуществляли на ЭВМ М4030.

Образцы нагружались монотонным растяжением на установке УМЭ-ЮТМ в одинаковых условиях при температуре Т 273К. Определялись их трибоспектральные характеристики (фиг.1) и дисперсии частотных спектров (фиг.2); экстремальные значения которых в т. М, N и К соответствуют зарождению в материале микротрещин,макротрещин и магистральной трещины соответ- ственно и обозначают различные стадии повреждаемости материала.

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять накопление повреждений в материалах в процессе их испытаний. Цель изобретения - повышение информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости. По поверхности образца перед нагружением перемещают индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которого выбирают скорость и время перемещения индентора. Затем в процессе нагружения образца материала дополнительно перемещают индентор по его поверхности, регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, определяют дисперсию частотного спектра, по экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости материала: образовании микротрещин, макротрещин и магистральной трещины в нем. 2 ил.

ного слоя. В момент нагружекия, соот- Формула изобретения ветствугощий т. М, в материале происходит зарождение микротрещин. Участок MN соответствует накоплению в материале микротрещин. Т. N соответст-35 вует моменту начала объединения мик- ротрещин и зарождения макротрещин. Участок NK соответствует процессу образования макротрещин. Т. К соот- вествует моменту появления магистраль- ной трещины, а участок КО соответствует развитие магистральной трещины. Т.О соответствует моменту разрушения образца материала.

Пример. Из диска турбины 45 авиационного ГТД, материал которого - жаропрочный сплав ЭИ-698ВД, вырезали образцы. Трибоспектральные характеристики поверхности образцов определяли сканированием по поверхности 50

Способ определения повреждаемости материала, заключающийся в том, что нагружают образец , материала, перемещают по его поверхности индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, по которой судят о повреждаемости материала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости, дополнительно перемещают индентор по поверхности образца до его нагружения и регистрируют частоту изменения усилия, по полученному частотному спектру определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которог выбирают скорость и время перемещения индентора по поверхности нагружен ного образца, а после прекращения нагружения определяют дисперсию частотного спектра, экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости материала.

тупым алмазным индентором, который внедрялся в материал силой в 300 Н. Индентор перемещался со скоростью V 2,5 мкм/с. Определялась срединная частота f трибоспектральной харак- 55 теристики. Вычислялся характерный размер 1 структурных элементов по формуле 1 V/2fc.Задавалась статисФормула изобретения

Способ определения повреждаемости материала, заключающийся в том, что нагружают образец , материала, перемещают по его поверхности индентор и регистрируют частоту изменения усилия его перемещения, по которой судят о повреждаемости материала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения дополнительных параметров характерных стадий повреждаемости, дополнительно перемещают индентор по поверхности образца до его нагружения и регистрируют частоту изменения усилия, по полученному частотному спектру определяют характерный размер структурных элементов материала, с учетом которо выбирают скорость и время перемещения индентора по поверхности нагруженого образца, а после прекращения нагружения определяют дисперсию частотного спектра, экстремальным значениям которой судят о начале и окончании характерных стадий повреждаемости материала.

6 9,5 1.0 15 2,0 /,/&

Фиг.1 Dx

0,015

2Ь Впл%