Способ определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях Советский патент 1990 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения разрушающих : напряжений и деформаций в разрутпенных 1тонкостенньпс металлических конструкциях при известной схеме их нагружения.

Цель изобретения - повышение достоверности определения разрушающих напряжений и деформаций.

Способ осуществляют следующим образом.

Из разрушенной конструкции в мес-г те разрушения вырезают две группы об

31610369

разцов - основную и дополнительную. Направления вырезки образцов выбирают ортогональными.

Образцы основной группы испытьгаа- ют на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для деформированного анизотропного состояния мате-

риала.

Образцы дополнительной группы сначала подвергают рекристаллизационно- му отжигу, обеспечивающему восстановление структуры и исходного анизот- ропного состояния. Затем образцы дополнительной группы испытывают на одноосное растяжение, определяет для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочне-. ния для исходного анизотропного состояния, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности

текучести.„

О величине разрушающих напряжении и деформаций судят с помощью зависимостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния и с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов.

Для определения зависимостей параметров упрочнения материала конструкции от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния 35 используют материал разрушенной конструкции, который .подвергают гомоге- низацйонному отжигу..

Пример. В качестве объекта

Сначала ИQпытывaют дополнительную группу образцов. Для этого ее подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры исходного анизотропного состояния, по режиму: нагрев до 600+10 С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе. По результатам испытаний образцов дополнительной группы на одноосное растяжение определены параметры нения, соответствующие исходному анизотропному состоянию материала смещение центра границы текучести a( по координатам центра а ; и радиус Кц. Для этого значения пределов текучести Ц и г соответствует образцам, продольная ось которых совпадает с продольной осью обо- лочки,(),- ортогональному направлению), которые равны: G ,r G 381 МПа, подставляют в известные расчетные соотношения и методом последовательных приближений на основании определенных заранее опытных зависимостей )} и R(ep получают величину смещения центра границы текучести 1 53 Ша, его координаты а,и 50Ша, агч 18 и радиус границы текучести Ri 3l6Ma. Этим значениям соответствует величина интенсивности пластических деформаций равная 6,-ц 1 «6%.

Затем определяют параметры упрочнения jtul; aij ; Ra, соответствующие деформированному анизотропному состоянию материала, обусловленному деформированием как в процессе получения прокаткой полуфабриката, так и во время эксплуатации. С этой целью

герметичную оболоч-40 испытывают на одноосное растяжение . образць, основной группы, на основании

KV представляющую собой цилиндрическую обечайку из стали 45 с днищами и являющуюся гильзой баллона с полимерным покрытием, предназначенного для хранения газа. Оболочка имеет следующие размеры: наружный диаметр D 298 мм; толшина стенки h - -i мм, VHHa. 1 . Оболочка в результате действия находящегося в ней газа нагружается внутренним давлением и разрушается при Р 9,25 МПа.

Из разр тпенной оболочки вырезают две группы образцов. Каждая групца состоит из 6 плоских образцов Лтри обрГзц ориентированы в направлении «продольной оси оболочки, а три - в , перпендикулярном направлении) со.

следуюш11ми размерами: ширина Ъ - 5 мм, толщина ,J 1,8 мм; длина 1 30 мм.

чего получают: 255 МПа и 2Л

480 Ша. Задаются траекторией нагружения в соответствии с эксплуатаци45 онными нагрузками в виде прямой 0,4 0,5G2i и .на основании графоаналитического метода получают параметры упрочнения, которые равны: а, 34 МПа а 135 Ша, R .368 Ша, а также

50 величину полных пластических деформаций, накопленных в npoixecce эксплуа тационного нагружения: 6, -0,52%-и gP 3,02%. Этим значениям соответствует согласно известным расчетным

55 формулам суммарная величина интенсивности пластических деформаций | а, 4,1%, которую определяют суммированием приращения значений интенсив ности пластических деформаций, соотСначала ИQпытывaют дополнительную группу образцов. Для этого ее подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры исходного анизотропного состояния, по режиму: нагрев до 600+10 С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе. По результатам испытаний образцов дополнительной группы на одноосное растяжение определены параметры нения, соответствующие исходному анизотропному состоянию материала смещение центра границы текучести a( по координатам центра а ; и радиус Кц. Для этого значения пределов текучести Ц и г соответствует образцам, продольная ось которых совпадает с продольной осью обо- лочки,(),- ортогональному направлению), которые равны: G ,r G 381 МПа, подставляют в известные расчетные соотношения и методом последовательных приближений на основании определенных заранее опытных зависимостей )} и R(ep получают величину смещения центра границы текучести 1 53 Ша, его координаты а,и 50Ша, агч 18 и радиус границы текучести Ri 3l6Ma Этим значениям соответствует величина интенсивности пластических деформаций равная 6,-ц 1 «6%.

Затем определяют параметры упрочнения jtul; aij ; Ra, соответствующие деформированному анизотропному состоянию материала, обусловленному деформированием как в процессе получения прокаткой полуфабриката, так и во время эксплуатации. С этой целью

испытывают на одноосное растяжение образць, основной группы, на основании

испытывают на одноосное растяжение образць, основной группы, на основании

чего получают: 255 МПа и 2Л

480 Ша. Задаются траекторией нагружения в соответствии с эксплуатационными нагрузками в виде прямой 0,4 0,5G2i и .на основании графоаналитического метода получают параметры упрочнения, которые равны: а, 34 МПа, а 135 Ша, R .368 Ша, а также

величину полных пластических деформаций, накопленных в npoixecce эксплуатационного нагружения: 6, -0,52%-и gP 3,02%. Этим значениям соответствует согласно известным расчетным

формулам суммарная величина интенсивности пластических деформаций | а, 4,1%, которую определяют сумми , рованием приращения значений интенсив ности пластических деформаций, соответствующих смещению центра границы текучести в процессе эксплуатационного нагружения (из положения а„ в положение ая) с величиной 1,6%.

Дпя определения величины разру- шаю1цих напряжений G,, и используют соотношения, связывающие значения а, а2 и R(j. при известном соотношении эксплуатационных напряжений, равном СГ(( 0,5(5 2i. Прогнозируемые значения разрушающих напряжений равны (Jf, 357 МПа и . 714 МПа, им соответствуют величины упругих состав- ляюшях деформаций: ® 0,07% и gf.j 0,30%, а величины полных разрушаюческой деформации Р 1,5; 3; и 6,5%.

Из каждого темплета вырезают по образцов, три из которых тированы в продольном направлении отношению к направлению предварите ного деформирования, остальные три в перпендикулярном. По результатам

jQ испытаний образцов на одноосное ра тяжение определяют значения предел текучести О и (при допуске н пластическую деформацию, равном 0, При этом определили величины смеще

5 ния центра границы текучести а

для трех уровней предварительной пл (тичёской деформации и для начально недеформированного состояния и зависимость (6)jl На основании

щих деформаций составляют 6,, -0,45%, егг 3,32%.

Точные значения разруш Ж)щих напря-т. ( у -

жений при указанных размерах оболоч- 20 опытных зависимостейЛа ( f )| и ки и уровне давления в соответствии (6;) нашли зависимость R( 6 ). с известными формулами равны G,,

- h---- - «- 5Г Формула изобретени

25 1. Способ определения разрушакици напряжений и деформаций в разрушенн тонкостенных металлических конструк циях при известной схеме их эксплуа ционного нагружения, по которому из

/

668 П1а. Из сопоставления значений н и 21 определенных по предложенному способу, с точньми значениями видно, что расхождение между ними не превышает 6%.

Опытные зависимости параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния определяются следую1Е(Им образом.

Из разрушенной оболочки вырезают 3 темппета шириной 62 мм и длиной 230 мм таким образом, чтобы ось темп- лета совпала с продольной осью оболочки. Из соседнего участка вьфезают 6 образцов со следующими размерами рабочей части: ширина b 5 мм, толщина О 1,8 мм, длина 1 30 мм.

Чтобы восстановить начальное изо- тропное состояние материала, образцы и темплеты подвергают гомогенизацион- ному отжигу, заключающемуся в вьщерж- ке в карбюризаторе с чугунной стружкой при в течение 1,5 ч с последующим охлаждением.

Испытывают образцы на одноосное растяжение и определяют диаграмму деформирования (Г; ( 6 ; )..

25 1. Способ определения разрушакици напряжений и деформаций в разрушенн тонкостенных металлических конструк циях при известной схеме их эксплуа ционного нагружения, по которому из

30 конструкции в месте разрушения выре зают группу, образцов, ориентированн в двух ортогональных направлениях, испытывают каждый образец на одноос ное растяжение, определяют для них значения пределов текучести, и с по мощью зависимостей для материала то же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряжен но-деформированного состояния судят о разрушающих напряжениях и деформациях в месте вырезки образцов, о т личающийся тем, что, с целью повьш1ения достоверности определения, вырезают дополнительную д5 группу аналогичным.образом ориентированных образцов, которую пoдвepгa рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структур исходного анизотропного состояния, 50 определяют на этих дополнительных, образцах параметры упрочнения в исходном анизотропном состоянии, в качестве которых принимают смещение

35

40

.,. и, , /.. в Т центра И радиус поверхности теку- Рпределяют зависимости| | |( pjf и , чести, а о величине разрушающих наR( 6f) для начального изотропного состояния. Для этого казвдый темплет предварительно деформируют одноосным растяжением до одного из уровней ппастипряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов.

0369-6

ческой деформации Р 1,5; 3; и 6,5%.

Из каждого темплета вырезают по 6 образцов, три из которых быпи ориентированы в продольном направлении по отношению к направлению предварительного деформирования, остальные три - в перпендикулярном. По результатам

jQ испытаний образцов на одноосное растяжение определяют значения пределов текучести О и (при допуске на пластическую деформацию, равном 0,2%). При этом определили величины смеще 5 ния центра границы текучести а

для трех уровней предварительной плас- (тичёской деформации и для начального недеформированного состояния и зависимость (6)jl На основании

т. ( у -

20 опытных зависимостейЛа ( f )| и (6;) нашли зависимость R( 6 ).

опытных зависимостейЛа ( f )| и (6;) нашли зависимость R( 6 ).

Формула изобретения

1. Способ определения разрушакицих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их эксплуатационного нагружения, по которому из

конструкции в месте разрушения выре- зают группу, образцов, ориентированных в двух ортогональных направлениях, испытывают каждый образец на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести, и с помощью зависимостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния судят о разрушающих напряжениях и деформациях в месте вырезки образцов, о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения достоверности определения, вырезают дополнительную группу аналогичным.образом ориентированных образцов, которую пoдвepгaюt рекристаллизационному отжигу, обес печивающему восстановление структуры сходного анизотропного состояния, определяют на этих дополнительных, бразцах параметры упрочнения в исодном анизотропном состоянии, в ачестве которых принимают смещение

центра И радиус поверхности теку- чести, а о величине разрушающих напряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов.

f1610369в

2, Способ по n.1, отличаю- мированного состояния используют щ и и с я тем, что для определения материал разрушенной конструкции, зависимостей параметров упрочнения который подвергают гомогенизАционматериала конструкции от инвариант-- ному отжигу. ных характеристик- напряженно-дефор

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их нагружения. Цель изобретения - повышение достоверности определения разрушающих напряжений и деформаций. Из разрушенной конструкции в месте разрушения вырезают две группы образцов - основную и дополнительную. Направления вырезки образцов выбирают ортогональными. Образцы основной группы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для деформированного анизотропного состояния материала. Образцы дополнительной группы сначала подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры и исходного анизотропного состояния. Затем образцы дополнительной группы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для исходного анизотропного состояния, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности текучести. О величине разрушающих напряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов и с помощью зависимостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния, которые возможно определить, используя материал разрушенной конструкции, который подвергают гомогенизационному отжигу. 1 з.п. ф-лы.