Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии и образец для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

1

(21)4739727/28

(22)25.0989

(46) 1508.91. Бюл.№30

(71)Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им 1А.Чаплыгина и Новосибирский институт инженеров водного транспорта

(72)В И.Капустин и О Т Сидоров (53)620.178(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1244555. кл.С 01 N 3/32, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1057801, кл. G 01 N 3/00. 1981 (54) СПОСОБ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛА ПРИ НЕОДНОРОДНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ И ОБРАЗГЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам и образцам для ус талостных испытаний при неоднородном напряженном состоянии В образце в виде плоского S-образного элемента с центром симметрии выполняют в захватных участьях узлы крепления в виде гнезд с центрами расположенными вдоль двух дуг окружно сти с центром в центре симметрии образца Образец циклически нагружают Меняя уз лы крепления образца, меняют градиент п зонах реализации неоднородного напряженного состояния 2 с.п ф лы 2 ил

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам и образцам для усталостных испытаний при неоднородном напряженном состоянии. В образце в виде плоского S-образного элемента с центром симметрии выполняют в захватных участках узлы крепления в виде гнезд с центрами, расположенными вдоль двух дуг окружности с центром в центре симметрии образца. Образец циклически нагружают. Меняя узлы крепления образца, меняют градиент в зонах реализации неоднородного напряженного состояния. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний, к способам и образцам для усталостных испытаний при неоднородном напряженном состоянии.

Цель изобретения - повышение достоверности результата путем учега изменения напряженного состояния с развитием по- врежденности,

На фиг.1 приведен предлагаемый образец, общий вид. на фиг 2 - зависимости из- менений относительной величины предельной нагрузки (Р) по отношению к нагрузке при нагружении через первый узел от номера узла нагружения (N), который связан с величиной неоднородности напряженно-деформированного состояния (НДС).

Устройством для реализации способа может служить стандартная испытательная машина, позволяющая циклически нагружать исследуемый образец

Образец содержит узлы 1 5 крепления в виде гнезд, рабочий участок 6 захватные участки 7.

А В обозначают рабочие зоны образца т.е зоны реализации неоднородного НДС Рабочий участок 6 сопряжен с захватными участкам/1 по окружности радиуса R а образец представляет собой S-образный элемент На каждом захватном участке выполнены узлы 1 - 5 крепления(например в виде отверстий), причем одноименные узлы крепления диаметрально расположены на дуге окружности с центром совпадающим с центром образца. Крайние узлы 1 и 5 крепления каждого захватного участка 7 выполнены в месте пересечения плоскости об разца с взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через центр рабочего участка 6.

Способ реализуется следующим образом.

о J

о ел о о

Образец материала циклически нагружают, ступенчато изменяя величину градиента напряжения - величину неоднородности НДС, по мере накопления поврежденности. При использовании данного образца ступенчатое изменение градиента осуществляется перестановкой узлов крепления образца.

Однокомпонентное нагружение, которое реализуется в предлагаемом способе, более точно и просто, чем многокомпонентное нагружение при неоднородном НДС. Наличие у образца только двух концентратов - конкретных мест, в который регистрируется изменение температуры, - позволяет повысить точность, так как исключает неопределенность, которая присутствует при наблюдении за температурой по периметру поверхности проточки. Измерение величины нагрузки и величины неоднородности НДС в момент начала теплового излучения, по которому судят об изменении температуры с рабочей зоны образца, по- зволяет с большей точностью характеризовать прочностью свойства материала, чем измерение температуры с поверхности проточки. Сравнение зависимости изменения относительной величины нагрузки для образца, выполненного из исследуемого материала, с зависимостью для образца, выполненного из другого материала, позволяет количественно оценить изменение прочностных свойств исследуемого материала.

Пример. Необходимо определить и сравнить прочностные характеристики двух материалов - стали 1Х18Н10Т и меди М1. Для этого наносят покрытие - липкую полихлорвиниловую изоляционную ленту на рабочую часть образцов, закрепляют каждый образец в испытательной установке за узлы 1 - 1 крепления. Нагружают ступенчато увеличивающейся циклической нагрузкой при пульсирующем цикле до ех пор, пока в рабочих зонах А и В зарегистрируется начало увеличения интенсивности потока инфракрасного излучения.

Для регистрации потока инфракрасного излучения используют тепловизор А6А-680 с чувствительностью 0,1° радиационной температуры. В момент начала увеличения интенсивности потока инфракрасного излучения измеряют величину нагрузки, измеряют и изменяют величину неоднородности НДС рабочего участка образца одновременно путем нагружения S-образного образца. Для изменения неоднородности закрепляют S-образный образец за узлы 1-1,2-2,

3-3N - N (N 5). Измеряют величину

неоднородности, в данном примере по номеру узла, через который производилось нагружение образца. Максимальная величина неоднородности соответствует закреплению за узлы 1 - 1, а при

закреплении за узлы 5-5 (фиг.1) в центральной части образца реализуется практически однородное НДС.

После определения предельной нагрузки при закреплении за узлы 1 - 1 образец

0 переставляют и нагружают за узлы 2 - 2 и т.д. Аналогичные операции проводят по определению величины предельной нагрузки, повторяют для второго образца (медного). Стальной и медный образцы изготовлены по

5 одному чертежу и имеют одинаковые размеры. Толщина образцов 3 мм. Для нагружения используют машину для усталостных испытаний типа MTS. Частота нагружения равна 10 Гц.

0В результате испытаний партии из трех

образцов для каждого материала получен график (фиг.2). Из фиг.2 видно, что если сталь и медь при неоднородности НДС, соответствующей точке 1, характеризовать

5 одинаковой величиной предельной нагрузки, то при однородном НДС предельная нагрузка для стали примерно в два раза больше, чем для меди.

Формула изобретения

0 1. Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии, заключающийся в том, что образец циклически нагружают и регистрируют изменение температуры в зоне неоднородно5 го напряженного состояния, по которому судят о кинетике повреждения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности путем учета изменения напряженного состояния с развитием повреж0 денности, при нагружении ступенчато изменяют градиент напряжений в зоне неоднородного напряженного состояния.

0 целью повышения достоверности результата испытаний путем обеспечения учета изменения напряженного состояния с развитием поврежденности, образец имеет форму пластины, захватные участки выпол5 нены в форме секторов с гнездами для подсоединения к испытательной машине, центры которых расположены вдоль дуг одной окружности, центр которой совпадает с центром образца, захватные участки образуют совместно с рабочим участком S-об516705066

разный элемент, а зоны неоднородного на- стках сопряжения рабочего участка с запряженного состояния расположены на уча- хватными.

(pe/ff.1

Фиг. I