Способ определения поврежденности материала при ползучести Советский патент 1991 года по МПК G01N3/18 

Изобретение касается испытаний на ползучесть и длительную прочность материалов и элементов конструкций.

Целью изобретения является повыше- ние точности определения поврежденности материала при ползучести за счет учета влияния напряжений на кинетику поврежденности.

На фиг. 1 приведена диаграмма мгновенного растяжения, на фиг. 2 - кинетическая зависимость поврежденности; на фиг. 3 - зависимости накопления повреждений, на фиг. 4 - результаты сопоставления с экспериментом расчетов долговечности при двухступенчатом нагружении.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Партию образцов из исследуемого материала поочередно закрепляют в захватах испытательной машины, нагревают, нагружают постоянной во времени нагрузкой о,. выдерживают до разрушения и измеряют время разрушения TRI ( т, ) для нескольких фиксированных уровней напряжений (i 1,п). Полученные результаты испытаний на длительную прочность аппроксимируют прямой в логарифмической системе координат и определяют параметр m - угол наклона этой прямой к оси IgtR и, используя значение т, находят величину длительной поврежденности. Дополнительно образец материала подвергают мгновенному растяжению, замеряют мгновенную деформацию Ј0, соответствующую напряжению а , замеряют деформацию t B , соответствующую пределу прочности, и по зависимости

АИ с4гс- v 81+82

О

1 о ел

00

о

tnte

/ p(e)de-f p(e)

°Јв

KB

j(e)de

определяют величину А( а ) мгновенной работы, совершаемой напряжением а на деформации Јв . Здесь Si и S2 - площади участков под диаграммой мгновенного растяжения (фиг. 1).

Из условий баланса мгновенной и временной поврежденное™

())+A) 1 (2) (фиг. 2) с учетом уравнения

,) 1 i+m+W((7)

(3)

накопления повреждений определяют значение интегрального параметра Q(0) , учитывающего величину мгновенного повреждения материала от прилагаемой нагрузки

а«

Из соотношений (3) и (4) находят величину ш поврежденности, накопленной в материале за время t под действием напря- жения а . При переходе с меньшего напряжения на большее суммарная долговечность будет меньше единицы (фиг. 3), при переходе с большего напряжения на меньшее суммарная долговечность становится больше единицы, что свидетельствует о зависимости накопления повреждений от предыстории нагружения.

При реализации способа испытания проводились при температуре 750°С на образцах, изготовленных из сплава ЭИ437Б. Реализованы две программы ступенчатого изменения нагрузок (фиг. 4): с догрузкой (300 - 400 МПа) и частичной разгрузкой (400 -300 МПа).

Использование предлагаемого способа

позволяет повысить точность оценки поврежденности в условиях ползучести как при стационарном, так и не стационарном режимах нагружения. и на этой основе рассчитать деформации ползучести с учетом

третьей стадии, когда имеет место интенсивное накопление повреждений и изменение напряжений.

Формула изобретения Способ определения поврежденности

материала при ползучести, заключающийся в том, что нагружают поочередно партию образцов до разрушения изменяющимися от образца к образцу, но постоянными во времени нагрузками, измеряют для каждого

образца напряжение в момент разрушения и время от начала нагружения до его разрушения и по соотношению временных характеристик напряженного состояния судят о длительной поврежденности материала, о тличающийся тем, что. с целью повышения точности за счет учета влияния напряжений на кинетику поврежденности, дополнительный образец, идентичный образцам партии, подвергают мгновенному

растяжению, измеряют мгновенную деформацию, соответствующую напряжению мгновенного растяжения, и деформацию, соответствующую пределу прочности, определяют мгновенную поврежденность, в качестве которой используют величину мгновенной работы, совершаемой напряжением мгновенного растяжения на деформации, соответствующей пределу прочности, и, сопоставляя величины мгновенной и длительной поврежденностей, судят о поврежденности материала.

Фиг-/

qi

Л

А

/

о

Фиг 2

1 t

Изобретение хасается усталостных испытаний материалов и элементов конструкций. Целью изобретения является повышение точности определения повреж- денности материала при ползучести за счет учета влияния кинетики поврежденности При испытаниях партию образцов нагружают постоянной во времени нагрузкой, выдерживают до разрушения измеряют время разрушения для нескольких фиксированных уровней напряжений и по соотношению временных характеристик напряженного состояния судят о длительной поврежденности материала После этого дополнительный образец, идентичный образцам партии, подвергают мгновенному растяжению, измеряют мгновенную деформацию и деформацию, соответствующую пределу прочности, определяют интегральный параметр, учитывающий мгновенное повреждение материала, и зависимость кинетики поврежденности от напряжений, вплоть до момента разрушения Суммарную повреждаемость материала определяют с учетом длительной и мгновенной повреждаемостей 4 ил

О 0,2 Oft- 06 06 1,0 12

ФигЗ

tl

t,

ОДИ