Способ испытаний на циклические нагрузки цилиндрического образца Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области испытаний, к способам циклических нагружений цилиндрических образцов.

Цель изобретения - повышение достоверности определения усталостных характеристик упругопластических цилиндрических образцов за счет исключения их поверхностного разрушения.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Устройство для реализации способа содержит два (и л и более) валков 1, оси которых параллельны оси образца 2 и равномерно распределены вокруг нее, а также средства для создания радиальных усилий обжатия образца 2 и средства для вращения валков 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 2 охватывают валками 1, поджимают ими образец и приводят валки во вращение. Максимальное контактное напряжение Ро определяется усилием поджатия валков и полушириной b контакта, т.е может регулироваться как усилием поджатия, так и числом охватывающих образец валков и отношением радиуса валка к радиусу образца

Напряжения, возникающие в опасных точках при радиальном сжатии цилиндрических тел вращения, могут быть определены из уравнений:

а) в зоне упругого деформирования

,,(1)

Омин

(Х2+Ь2)1/2 РоЬ

(2)

(Х2+Ь2)1/2 б) в зоне пластического деформирова

Ё

О

4 W СП

N

ния

7макс /

1,57

(arctg

+

bx

X2+b2

)(3)

#мин - т (arctg i,о/

+

bx

i)

X2 + Ь2

где/г - коэффициент Пуассона деформируемого материала;

Ро максимальное контактное напряжение в радиальном направлении;

b - половина ширины контакта в сечении максимальных напряжений;

х - расстояние от контактной поверхности до рассматриваемой точки в сечении максимальных напряжений.

Закон надежного изменения напряжений в опасных точках для различных условий циклического нагружения описывается уравнением

r/a /i )

V оь) (Ь)

где Оа - амплитуда заданного цикла напряжений;

СИ - предел выносливости материала для симметричного цикла напряжений;

ат - среднее напряжение заданного цикла;

оь предел прочности материала: п - показатель степени усталостной кривой, учитывающий свойства материала, (п 0,63 для алюминия, п 0,78 для легированных сталей, п 0,85 для углеродистых сталей).

Предел выносливости материала выражаем

+ 0m a-1 (1 -) + 0-т. (6)

Определив границу зон упругого и пластического поведения материала образца, накладываем условие на контактное напряжение, измерив которое на образце, задаем ограничение на усилие поджатия валков. Для большинства случаев нагружения орас- ные точки лежат на оси образца, т.е. х г, где г - радиус образца. Валки 1 приводят во вращение без проскальзывания относительно образца 2, в результате чего материал образца циклически нагружается в каждой точке.

Надежные режимы циклического нагружения можно обеспечить при условии, что

Oi-taicc OVg.(7)

Следовательно, с учетом соотношений (1) () условиями надежных режимов циклического нагружения являются следующие неравенства:

а)при упругом деформировании

0-Ј) (8)

б)при пластическом деформировании

1,57

Ро

-х

- (

, п 1 оь) +°т

(9)

0

5

0

5

0

Таким образом, после установления координаты х0 границы зоны пластического и упругого деформирования материала используют при выполнении условия х х-з условие (8), в противном случае, условие (9) для задания усилия поджатия валков.

Формула изобретения

Способ испытаний на циклические нагрузки цилиндрического образца, заключающийся в том, что образец прокатывают и сжимают с помощью параллельных ему валков и определяют физико-механические характеристики его материала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при определении усталостных характеристик упругопластических металлических образцов за счет исключения их поверхностного разрушения, измеряют величину максимального контактного радиального напряжения и ширину контакта в сечении максимальных контактных напряжений, определяют расстояние от контактной поверхности до зоны локализации максимальных напряжений и границу между областями упругого и пластического поведения материала, а сжатие осуществляют усилием, выбираемым из условия

5

Р0.

(xz + Ь) b

х Го-i (1 , т

оь) +C7mJ

при х : х0

1,57

5

0

5

vx Га-i (1 )п +Oml ,

где Ро - максимальное контактное радиальное напряжение;

оь - предел прочности материала образца;

0И - предел выносливости материала при симметричном цикле;

От - среднее напряжение цикла;

2 b - ширина контакта в сечении максимальных контактных напряжений;

п - показатель степени усталостной кривой, учитывающий свойства материала;

х - расстояние от контактной поверхности до зоны локализации максимальных напряжений;

х0 - расстояние от контактной поверхности до границы между областями упругого и пластического поведения материала.

Изобретение относится к области испытаний, к способам циклических нагружений цилиндрических образцов Цель изобретения - повышение достоверности определения усталостных характеристик упругопла- стических цилиндрических образцов за счет исключения их поверхностного разрушения. Цилиндрический образец 2 охватывают параллельными ему валками 1, сжимают образец и приводят валки во вращение, в результате чего материал образца циклически нагружается Усилие поджатия валков опре- дрляют из требования усталостного разрушения материала на оси образца. 1 ил