Способ определения динамики распространения трещины в твердом материале при ползучести Советский патент 1992 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к исследованиям грочностных свойств материалов, в частности, к трещиностойкости материалов при ползучести и усталости.

Известны способы измерения скорости развития трещины, регистрации момента страгивания трещины, основанные на косвенных методах измерений.

Наиболее близкий способ регистрации момента страгивания трещины заключается в том, что образец с надрезом обдувают газообразной средой, источник которой располагают у вершины надреза, нагружают образец, при этом внутреннюю полость надреза герметизируют металлической фольгой, которую прикрепляют к боковым поверхностям образца, оставляют зазор у вершины надреза и измеряют давление среды во внутренней полости, по скорости изменения которого судят о моменте страгивания трещины.

Недостаток известного способа заключается в том, что он позволяет судить лишь о моменте страгивания трещины и не позволяет определить скорость развития трещины.

Цель изобретения состоит в упрощении определения момента возникновения и скорости развития трещины.

Поставленная цель достигается тем, что на наружную поверхность образца воздейVI

со

CJ

ю ел о

ствует давление, а с внутренней стороны образца давление измеряют, при этом перед нагружением образец размещают в рабочей камере и вакуумируют ее полость, ограниченную внутренней поверхностью образца, а после нагружения, меняя рабочие параметры среды, регистрируют во времени момент начала увеличения давления и момент его стабилизации, по которым определяют время развития трещины. В качестве образца используют тонколистовой материал.

На чертеже представлена принципиальная схема установки.

Установка для испытаний состоит из рабочей камеры 1, разделенной образцом 2 на две полости: верхнюю, сообщающуюся с атмосферой, и нижнюю рабочую, в которой создают вакуум. Камера имеет вакуумное уплотнение 3, водяную рубашку А. В нижней полости устанавливают нагреватель 5 и ва- кууметр 6, а в верхней - индикатор часового типа 7, наконечник которого представляет собой термопару 8.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью нагревателя 5 образец 2 нагревают до определенной температуры. При этом образец прогибается на определенную величину. Стрелу прогиба д опре- деляют индикатором 7. Термопара 8 находится в постоянном контакте с образцом и фиксирует температуру в центре образца. При этом вакуумное уплотнение 3 охлаждают с помощью водяной рубашки 4 проточной водой. Затем в нижней полости камеры создают вакуум. Под действием постоянной нагрузки и повышенной температуры в образце происходят процессы ползучести, которые в конечном итоге приводят к разрушению образца. При этом в нижней полости камеры нарушается вакуум. Момент нарушения вакуума и характер его изменения фиксируется вакуумметром 6.

Момент ёозникновения трещины ( Г0) соответствует моменту начала увеличения давления в нижней полости камеры. О динамике роста трещины судят по характеру из- менения давления во времени. Момент окончания роста трещины (т) соответствует моменту стабилизации давления. Время роста трещины г определяется разностью (Гк- Го).

После остановки роста трещины образец вынимается из установки и определяется размер трещины (S). Скорость роста трещины (V, мм/с) определяется отношением (S/т).

П р и м е р. В лаборатории кафедры

физики УКПИ проведены опыты по определению момента возникновения и скорости распространения трещины в титановой фольге толщиной 50 мкм при ползучести в интервале температур 300-600°С с использованием в рабочей полости камеры вакуума. Образец имеет форму диска диаметром 110мм.

Установлено два принципиально различных механизма разрушения фольги при

ползучести. В пластичной фольге (после прокатки или отжига) происходит образование и слияние микропор, что ведет к образованию сквозных отверстий диаметром 1...2 мм. Скорость их роста составляет

0,1...0,5 мм/с. В поверхностно-упрочненной и охрупченной вследствие этого фольге (применялся метод имплантации ионами углерода и азота) возникает трещина длиной 20...30 мм. Скорость ее роста составляет

20...100 мм/с.

Использование предлагаемого способа измерения скорости распространения трещины в твердых материалах по сравнению с существующим позволяет проводить измерения а условиях ползучести, значительно упростить методику измерения и проводить ее ускоренно и определять не только момент страгивания трещины, но и скорость ее распространения.

Формула изобретения

1.Способ определения динамики распространения трещины в твердом материале при ползучести, включающей воздействие на наружную поверхность образца и измерение давления среды с внутренней стороны образца, отличающий- с я тем, что, с целью определения скорости

развития трещины и упрощения определения момента ее возникновения перед нагружением, образец размещают в рабочей камере и вакуумируют ее полости, ограниченную внутренней поверхностью образца,

а после нагружения регистрируют во времени момент начала увеличения давления и момент его стабилизации, по которым определяют время развития трещины.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что образец выполняют из тонколистового материала.

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к методам определения динамики распространения трещин в твердых материалах при ползучести. Цель изобретения - определение скорости развития трещины и упрощение опре- деления момента ее возникновения. Образец, выполненный из тонколистового материала, размещают в рабочей камере, вакуумируют полость камеры, ограниченную внутренней поверхностью образца и проводят нагрев образца. Под действием повышенной температуры и постоянной нагрузки за счет разности давлений газа в разделенных образцом полостях камеры, в образце происходят процессы ползучести, которые приводят к образованию трещины и ее развитию. При этом в вакуумируемой полости регистрируют момент начала увеличения давления, который совпадает с моментом образования трещины, и момент стабилизации давления, по разности которых определяют время развития трещины. По времени и измеряемой длине трещины определяют скорость ее развития. 1 з.п. ф- лы, 1 ил. СО

К насосу