Способ испытания на ползучесть образцов материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний образцов материалов на ползучесть и может быть использовано в исследовательской практике, а также в энергомашиностроении при определении характеристик ползучести материалов и перемещений элементов конструкций вследствие ползучести. Известен способ испытания образцов на ползучесть, заключающийся в том, что три образца нагревают до заданной температуры, нагружают с постоянной, но разной для каждого образца скоростью, измеряют величину деформации, определяют зависимость от напряжения и судят по ней о характеристиках ползучести материала (1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения характеристик ползучести, заключающийся в том, что партию

образцов нагружают поочередно изменяющимися от образца к образцу, но постоянными во времени и при постоянной температуре нагрузками, измеряют на каждом образце для нескольких фиксированных моментов времени значения деформаций и по соотношению между на-- пряжениями и деформациями судят о характеристиках ползучести материала 2.

Недостатком способа является его большая трудоемкость, связанная с необхо- димост ью проведения длительных (до десятков тысяч часов) испытаний 10-15 образцов с непрерывной регистрацией на каждом образце деформаций ползучести в процессе испытаний всей партии образцов.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости испытания за счет установления зависимости между характеристиками ползучести материала и

ч ы

СА О

сл

XI

склерономными свойствами материала. Положительный эффект от использования изобретения достигается в результате сокращения объема испытаний и экономии материала.

Сущность изобретения заключается в установлении зависимости между характеристиками ползучести материала и характеристиками мгновенного деформирования. Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вместо испытания на ползучесть партии образцов испытывают один образец на ползучесть, а один образец подвергают мгновенному растяжению. Замеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, замеряют упругие и пластические деформации для нескольких уравнений напряжений, определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и на этой основе устанавливают соотношение между параметрами ползучести и параметрами мгновенного растяжения.

На фиг. 1 изображена схема установления соответствия между характеристиками ползучести материала (а) и характеристиками мгновенного деформирования (б); на фиг. 2 - особенности исходного упрочнения материала (а) и соответствующие им особенности ползучести (б); на фиг. 3 - сопоставление полученных по предлагаемому способу характеристик ползучести (линии) с экспериментальными данными (точки) для материалов с линейным (а) и степенным (б) упрочнением.

Изобретение осуществляется следую щим образом.

Образец из исследуемого материала закрепляют в захватах испытательной машины, нагревают, нагружают постоянной во времени нагрузкой О0 , Для нескольких фиксированных моментов времени ti (I 1,2

к) замеряют значения деформаций ползучести fif и строят кривую ползучести (см. фиг. 1а).

Другой образец материала подвергают мгновенному растяжению (см. фиг. 16), измеряют значение деформации 0т, соответствующее пределу текучести и разделяющее области упругого и пластического деформирования. В каждой из областей измеряют значения упругих ер (I 1. 2,

,.,, I) и пластических еР (I 1,2п) деформаций для нескольких фиксированных значений напряжений 0| (I 1, 2 к) и

определяют модуль упругости Е и параметры упрочнения Е , В, т, задающие склерономные свойства материала.

Нескольким измеренным в процессе мгновенного растяжения значениям напряжений О) ставится в соответствии измеренные в произвольные моменты времени ti

значения деформаций ползучести ef (см. фиг. 1) и, варьируя а, по формуле

Ј-1 оь

Ec.tc

(D

определяют значения модуля упругости при ползучести Ес и коэффициента Ь, задающих реологические свойства материала.

Исходя из принципа подобия изохронных диаграмм ползучести и диаграммы мгновенного растяжения устанавливаем соотношение между деформацией ползучести и параметрами мтновенного упрочнения для материалов с линейным упрочнением по формуле

(2)

а для материалов со степенным упрочнением по формуле

ЕС

Е

Obtu

()(1+Ectb)-tfrji+Ј

(3)

Первое соотношение в каждом из уравнений используется при значениях деформаций ползучести, меньших деформации, соответствующей пределу текучести материала, а второе соотношение - при больших деформациях.

Пример 1. Определялся характер

зависимости ползучести от характера исходного упрочнения материала (см. фиг. 2). Рассмотрены материалы с линейным и степенным упрочнением. Установлено, что пол- зучесть материалов с линейным

упрочнением является неустановившейся (кривые 1 и 1). В материалах со степенным упрочнением реализуются все стадии ползучести (кривая 2).

П р и 1ч е р 2. Рассчитывалась зависимость деформации ползучести от времени для нескольких уровней напряжений (см. фиг. 3). Образцы, изготовленные из сплава ЭИ437Б, испытывались при 650°С и напряжениях 0 400 (1), 470 (2), 550 МПа (3),- а

образцы, изготовленные из сплава ВЖЛ12У, - при 1000°С и напряжениях а 135 (1), 150 (2), 225 МПа (3). Расчетные значения (линии) деформаций ползучести получены при значениях ст 0.00048. Е 1,15х ЧО5 МПа. Е 8,02Ч03 МПа, а 0,048 , b

0,3 для сплава ЭИ437Б и ет 0,00085. Е 4,4-Ю4 МПа, В 8,1 ЛО3 МПа, m 0.32, а 0,269 ч 6, b 0.44 для сплава ВЖЛ12У. Точками нанесены экспериментальные данные, которые получены при нагружении образцов в соответствии с прототипом. Несоответствие диаграмм ползучести, полученных предлагаемым способом и базовым, составляет менее 7%, что обеспечивает необходимую точность определения характеристик ползучести материала.

Формула изобретения Способ испытания на ползучесть образцов материалов, заключающийся в том, что образец материала подвергают воздействию постоянной во времени нагрузки при постоянной температуре и измеряют де0

5

формации, отличающийся тем, что. с целью уменьшения трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными свойствами материала, образец идентичный первому, подвергают мгновенному рас- тяжению, измеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, для нескольких значений напряжений измеряют значенит упругих и пластических деформаций, с учетом которых определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и устанавливают соотношение между значениями напряжений при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят о ползучести

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости за счет установления зависимости между характеристи- ками ползучести и склерономными свойствами материала. Испытывают два гладких образца материала, один из которых подвергают нагружению постоянной во времени нагрузкой при постоянной температуре, а другой - мгновенному растяжению при той же температуре. В процессе испытаний измеряют деформации ползучести и величины мгновенных деформаций, соответствующих пределу текучести, а также нескольким уровням напряжений в упругой и пластической областях и на этой основе определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения. Устанавливают соотношение между значениями напряжений при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят о ползучести. 3 ил.к V 9

ot,t

Фиг-4.

ФU2- 2.

50 100 150 t4

i

a.

Фиг. 3.

40 80 Ш t4 ft