Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагружении Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытаниям материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении.

Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца.

На фиг.1 приведена схема циклического нагружения консольно закрепленного образца растяжением-сжатием нагрузкой Р; на фиг.2 - зависимость перемещения метки А, обусловленного циклической нагрузкой Р, от времени; на фиг.З - схема измерения неупругой деформации в зоне концентратора напряжения при циклическом нагружении с помощью двух меток Б и В.

Для реализации способа используется испытательная машина, позволяющая циклически нагружать образец, приспособление для нанесения меток (например, микротвердомер типа ПМТ-3), устройство для освещения образца пульсирующим светом и устройство для регистрации изображения, связанное с устройством для освещения.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при использовании пульсирующего (стробоскопического) освещения, имеющего определенный сдвиг фазы вспышек и удвоенную частоту по отношению к циклическому нагружению, а также с помощью нанесенных на поверхность образца в непосредственной близости от вершины концентратора напряжений двух меток, измеряют перемещение последних в момент, когда нагрузка принимает нулевое значение, По замеренным перемещениям меток определяют величину неупругой деформации за цикл в локальной зоне у вершины концентратора напряжений.

Способ реализуется следующим образом.

Для упрощения рассмотрим сначала пример реализации способа при наличии одной метки А на поверхности образца (фиг.1 и 2). К образцу прикладывают циклисл С

о

ON

са Jb ю кэ

ческую нагрузку, вызывающую упругие деформации, и освещают метку стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения. В результате наблюдают два изображения метки А. В зависимости от сдвига фазы «вспышек стробоскопического света по отношению к циклической нагрузке наблюдают два различных изображения метки А: 1 -1 , 2-2 и т.д. Далее подбирают такой сдвиг фазы «о, при котором оба изображения метки З -З сольются в одно. Это означает, что вспышки стробоскопического света производятся в момент, когда амплитуда нагрузки принимает нулевое значение. Если теперь увеличить нагрузку до величины, вызывающей неупругие деформации в образце, и осветить метку стробоскопическим светом удвоенной частоты и со сдвигом фазы ссо вспышек по отношению к частоте и сдвигу фазы нагружения, то в поле зрения наблюдают два изображения метки А - 3 -з. расстояние между которыми соответствует неупругой составляющей размаха полного перемещения метки А при циклической нагрузке Р (фиг.2). В этом случае величина неупругой деформации за цикл определяется по следующей формуле:

ЛА

Ен сн ,

где I - расстояние от метки до защемления, т.е. база измерения.

Для измерения величины неупругой деформации за цикл в .локальной зоне, например, в вершине концентратора напряжения (фиг.З) на поверхность образца в исследуемой области наносят (с помощью, например, микротвердомера ПМТ-3) две метки Б и В на расстоянии lo друг от друга {при использовании микротвердомера ПМТ-3 метки можно наносить на расстоянии 0,01 мм и более). При упругом деформировании исследуемой локальной зоны производят освещение меток стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, изменяют сдвиг фазы вспышек таким образом, чтобы в поле зрения (наблюдение за метками проводят с помощью микроскопа, который на чертеже не показан) находились только по одному изображению каждой метки Б и В, В случае неупругого деформирования исследуемой локальной области в поле зрения будут находиться по

два изображения каждой метки - Б-Б и В-В , измерив расстояние между которыми дн и д определяют величину неупругой деформации за цикл по следующей формуле

лБ лВ Он Он

В

Ic

Предлагаемый способ определения величины неупругой деформации по сравнению с прототипом обеспечивает возможность измерения неупругих деформаций за цикл в локальных зонах, например в вершине геометрического концентратора напряжения, в вершине трещины, в зонах концентрации напряжений, обусловленных неоднородностью структуры материала. База измерения неупругой деформации в соответствии с предлагаемым способом при использовании микротвердомера ПМТ-3 составляет 0,01 мм и выше, в то время как минимальная база измерения неупругой деформации в соответствии в соответствии с существующими методами ограничивается минимальной базой тензорезисторов и составляет 0,5 мм.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я,

Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагруже- нии, заключающийся в том, что образец циклически нагружают при постоянной амплитуде цикла в области неупругих деформаций и регистрируют параметр деформации на поверхности образца, по которому определяют величину неупругой деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности перед нагружением, вызывающим неупругие деформации в зоне концентрации деформации, на поверхность образца наносят две метки, нагружают циклической нагрузкой в области упругих деформаций с частотой, равной частоте нагружения в области неулругих деформаций, освещают его поверхность пульсирующим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, и совмещают изображения каждой из меток путем изменения сдвига фазы освещения относительно циклического нагружения, а в качестве параметра деформации измеряют расстояние между изображениями меток при нагружении, вызывающем неупругие

деформации.

4

2

Фиг. г

Изобретение относится к технике испытаний материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении. Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца. На поверхности образца в зоне концентрации наносят две метки. Циклически нагружают образец без создания неупругих деформаций и освещают образец пульсирующим светом удвоенной частоты. Совмещают изображения каждой метки и увеличивают уровень нагрузки. О неупругой деформации судят по расстоянию между изображениями меток. 3 ил.

4

Ч

в

е

f б1

6