Способ выращивания поверхностной трещины в образце материала Советский патент 1991 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к способам испытаний на трещиностойкость и позволяет изготовить образец с поверхностной полуэллиптической (несквозной) трещиной требуемого размера.

Цель изобретения - повышение точности получения требуемой глубины трещины.

Способ осуществляют следующим образом.

Образцы изготавливают из отожженной стали 40Х (ао,2 420 МПа) сечением 12x18 мм и длиной 180 мм, вдоль меньшей грани каждого образца симметрично относительно ее продольной оси оставляют продольный прямоугольный выступ шириной 4 мм и высотой Т,5 мм. На середине длины образца перпендикулярно ребрам выступа выполняют острый V-образный поперечный надрез глубиной 1 мм. Для того, чтобы получить трещину заданной глубины, проводят предварительные испытания образцов для установления соответствия величины нагрузки глубине получаемой трещины. Две партии таких образцов.(по 5 шт. каждая) нагружают консольным изгибом с частотой

17 Гц так, чтобы надрез располагался в зоне сжатия образца, а максимальные нетто-на- пряжения цикла, рассчитанные без учета влияния надреза, составляли у первой и второй партии образцов соответственно 320 и 270 МПа. Минимальное значение напряжений цикла равнялось нулю. Образцы каждой серии нагружают различным количеством N циклов. Далее образцы доламывают приложением однократной статической нагрузки, а глубину усталостной трещины I определяют с помощью инструментального микроскопа.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

По результатам этих предварительных испытаний для каждого значения Д0| определяют количество NI циклов нагрузки, необходимое и достаточное для достижения трещиной границы зоны пластически де-: формированного материала, когда она прекращает свой рост. В первом случае Л N -103 циклов, во втором ДМл 500-10 циклов.

О ч

ОС

Затем для выращивания в образцах трещин заданной глубины 1,60 и 0,95 мм (требуемых для последующих испытаний на трещиностойкость) к аналогичным образцам прикладывают аналогичным образом нагрузку, вызывающую в них максимальные напряжения цикла 320 и 270 МПа соответственно, количество циклов нагрузки составляет соответственно 750-Ю3 и 500-103.

Предложенный способ основан на том, что при циклическом нагружении изгибом так, чтобы надрез располагался в зоне сжатия образца, у вершины надреза возникает зона пластически деформированного материала, в пределах которой существуют оста- точные растягивающие напряжения. Взаимодействие этих напряжений с приложенными извне сжимающими напряжениями приводит к образованию и распространению усталостной трещины. При этом распространение трещины прекращается, как только ее вершина выйдет за пределы упомянутой выше зоны пластически деформированного материала, т.е. окажется в поле сжимающих напряжений. Следовательно, изменяя размер зоны пластически деформированного материала (за счет изменения прикладываемой к образцу нагрузки), можно изменять (регулировать) глубину поверхностной трещины, полученной в результате применения данного способа, причем приложение к образцу завышенного

количества циклов нагрузки не отразится на

точности полученных результатов, так как

на протяжении излишнего количества циклов нагрузки трещина, достигнув требуемой

глубины, дальше не распространяется. Это

затягивает испытания и нецелесообразно с экономической точки зрения.

Формула изобретения Способ выращивания поверхностной трещины в образце материала, заключающийся в том, что призматический образец материала с продольным прямоугольным выступом на одной из граней и поперечным надрезом на этом выступе циклически нагружают до образования и прорастания трещины за пределами выступа и удаляют последний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности получения требуемой глубины трещины, нагружение осуществляют изгибной нагрузкой до

момента выхода вершины трещины за пределы зоны пластической деформации материала таким образом, чтобы выступ находился в зоне сжатия.

Изобретение относится к способам испытаний на трещиностойкость и позволяет повысить точность получения требуемой глубины трещины. Нагружают призматические образцы с продольным прямоугольным выступом на грани и поперечным надрезсм изгибной нагрузкой до момента выхода вершины трещины за пределы зоны пластической деформации. Выступ при этом находится в зоне сжатия. Удаляют выступ. Образцы нагружают различным количеством циклов. Доламывают их приложением однократной статической нагрузки и определяют глубину усталостной трещины.

Таблица 1

Глубина I трещины (мм) при количестве N циклов нагружения,

До 320 МПа

Т,а блица 2

Глубина I трещины (мм) при количестве N циклов нагружения,

270 МПа