Способ определения циклической долговечности металлических материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять остаточную долговечность материала после его предварительного эксплуатационного нагружения.

Цель изобретения - повышение информативности путем определения долговечности материала при различных параметрах многоциклового нагружения.

Способ иллюстрируется чертежом и осуществляется следующим образом.

Из .материала конструкции изготавливают образцы, нагружают их эксплуатационной нагрузкой,определяют накопленную пластическую деформацию а

материала и осуществляют их нагружение симметричными циклами с амплитудой Oj( )до разрушения, регистрируют число NI циклов до разрушения, изготавливают партию дополнительных образцов, аналогичных основным, подвергают их испытаниям на усталость при симметричном нагружении и определяют предел их выносливости 7„ , число Nn циклов перехода от мало- к многоцикловой усталости и соответствующую ему амплитуду он циклического напряжения. Определяют величину к пластической деформации, накопленную в материале основных образцов при эксплуатационном параметрическом многоцикловом нагружеQSСл

СЛ 00

ним, и Е1еличину О амплитуды напряжения их нагружения из соотношения:

к 1

КТт

-01

4Ка - гт,

On Hi

Определяют коэффициент К, постоянный для данного материала и его температуры, а остаточную циклическую долговечность при эксплуатационном параметрическом нэгружении определяют из соотношения

г/п - о

4К

(7-C7-f

7П -а

гМ 10,(2)

Кроме этого, изготавливают вторую партию дополнительных образцов, нагружают ИУ растяжением и определяют их удлинение (3 при разрыве, по которому определ я ю г ма ксимал ьно допустимую вели- чину мякс - 3/ деформации, накопленной п материале при соответствующей мини- РЛЗЛЬНОЙ долговечности Nn. Дпя максимальной долговечности NHCX материала при циклическом нагружении определяют ми- ьимально допустимую величину гмин накопленной деформации из соотношения

к

ГминМигх Ю,(3)

и определяют интервал гМакс е €мин величин Ј накопленной в материале пластической деформации при эксплуатационном параметрическом нагружении.

Способ.позволяет, таким образом, при различных параметрах предварительного эксплуатационного нагружения {статическое о условиях релаксации напряжений или попзучести, динамическое с различными циклами и мх амплитудами при различных температурах и времени нагружения) определять остаточную циклическую долговечность различных конструкционных металлов,

Пример. Из хромоникелевЬй стали изготовили цилиндрические образцы диаметром б мм и длиной 50 мм рабочей части, которые снабжены резьбовыми головками для закрепления в испытательных машинах УР-10, МИР-ст для предварительного нагружения и испытания на циклическую долговечность.

Предварительное нагружение было статическим в условиях ползучести материала при комнатной температуре. Определили для хромоникелевой стали предел выносливости o-i 440 МПа, он 0,85 «в МПа и Nn -(1,2-3,0).WA циклов. Отобрали серию образцов с накопленной пластической деформацией FI -- 2 -1СГ3 в результате предварительного нагружения, При цикли

ческом нагружении образцов этой серии при амплитуде ff 480 МПэ напряжений получили их долговечность NI - 1 -10 циклов. По соотношению (1) получили, что 5 К- 17,2 Принимая. МПа, из интервала On ., из соотношения) получаем конкретную зависимость

tN5fe.1022.19(

которая показана пунктирной линией на

Ю чертеже в логарифмических координатах, где верхние индексы у N указывают амплитуду циклических напряжений в МПа.

-Чтобы ограничить полученную зависимость, испытали серию образцоврастяжени15 ем и определили (5/2, которая ограничивает предварительную деформацию сверху. Затем испытали серию образцов без накопленной деформации и определили Мисх Из

п соотношения (3) нашли Емин .

Образцы хромоникелевой стали нагрузили статически при ползучести при комнатной температуре. Затем довели их до разрушения симметричной циклической на„ грузкой с амплитудой 540 МПа. Полученная зависимость показана на чертеже сплошной линией Практическое совпадение сплошной и пунктирной линий подтверждает правомерность способа

30

Формула изобретения

0

5

0

5

1. Способ определения циклической долговечности металлических материалов, заключающийся в том, что из материала конструкции изготавливают образцы, нагружают их эксплуатационной нагрузкой, затем - циклической нагрузкой, регистрируют число циклов до разрушения, по которому судят о циклической долговечности материала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения долговечности материала при различных параметрах многоциклового нагружения, изготавливают партию дополнительных образцов, аналогичных основным, подвергают их испытаниям на усталость при симметричном нагружении и определяют предел выносливости ff-i. число циклов Nn перехода от мало- к многоцикловой усталости и соответствующую ему амплитуду о циклического напряжения, партию основных образцов испытывают в эксплуатационном режиме и определяют накопленную пластическую деформацию F. . затем подвергают испытаниям на усталость при симметричном нагружении и находят их циклическую долговечность NI. а остаточную циклическую долговечность N материала при амплитуде напряжений о, имеющего

после эксплуатационного нагружения пластическую деформацию/;, определяют из соотношения

к О-rt iак ff °-Ч

On-гтqK fTri-rr

Ј

где К - коэффициент материала, зависящий от его температуры, определяют из соотно- шения

о -

oi-g-j On -(Л

4К

On -О(

CiNi 10

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния максимально и мини

мально допустимых величин эксплуатационной пластической деформации, изготавливают дополнительно две партии образцов, одну нагружают растяжением и определяют удлинение образцов при разрыве, по которому судят о максимально допустимой величине деформации, способной накапливаться в материале, а другую подвергают испытаниям на усталость, определяют циклическую долговечность материала, не подвергавшегося эксплуатационному нагружению, по которой судят о минимально допустимой величине накопленной деформации.

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять остаточную долговечность материала после его предварительного эксплуатационного нагружения. Цель изобретения - повышение информативности путем определения долговечности материала при различных параметрах многоциклового нагружения. Эта долговечность N определяется для величины к пластической накопленной в материале деформации из соотношения о - o-f у On -a 4К оь -а где К - коэффициент, постоянный для данного металла и его темперэтурьг,определя- ется из этого же соотношения для полученных опытом к, о и NI при симметричном циклическом нагружении образцов, а оп - амплитуда напряжений, соответствующая долговечности Nn материала для перехода от мало- к многоцикловой усталости, которую получают из опыта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 45

т

ц яя IQS

NIMH Nt/cx.

Цч&я