Способ контроля прочности керамического изделия на изгиб Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю прочности по сигналам акустической эмиссии (АЭ) при нафуженьи изделия и может быть использовано при изгибе изделий из хрупких материалов поперечной силой

Цель изобретения - повышение информативности за счет определения не только предела прочности (т,м при заданной скорости монотонного чагружения, но и предела длительной прочности оа , а также долговечности при напряжении .

На фиг. 1 показана зависимость скорости счета АЭ N от нагрузки Р при постоянной скорости увеличения Р, и приняты обозначения, I - участок с возрастающей скоростью счета N; II - участок развития трещины с постоянной скоростью от нейтральной линии, III - участок докритического развития трещины отрывом; NCT - сравнительно стабильное значение скорости счета при развитии трещины от н,л,; Ркр - критическое значение нагрузки; на фиг. 2 -3gan симость скорости роста трещины V и N от

коэффициента интенсивности напрр кений Кп при поперечном смоиге, и приняты обозначения: Кпо значение Кп, соотсетсгвую- щее стабилизации скорости трещины. /пл - стабильная скоростьфосга трещины, МПл - соответствующая ей N A3. На фиг 3 показаны параметры трещины, рззвивзющейся ог н.л, и видимой в изломе: I - ширима трещины, Zp- координата усгьч трещины п момент катастрофического разрушения

Способ реализует ,, -м образом.

Несколько образцов доводят до разрушения, изгибая посередине пролета монотонно возрастающей силой Р, регистрируя изменение N АЭ во времени 5 тех изломах, в которых видны следы развита трещины от н.л. (см фиг. 3), зрмерт от трещины Zp и I и рассчиП ЕО Сп н- льные напряжения ор в момент кгтасгрофичоско- го разрушения при Z Zn, по осциллограммам определяю) время tcr, в течение которого развивалась трещина or н.л., как время от момента начала II iacTi n (см фиг. 1) до момента разрушения oopaatin Гаядесл

км--S

VI

сл ш сл

|

a jacMl

лив Zp на соответствующие tCT, находят значения VCT стабильной скорости трещины при нагружении с заданным темпом, а затем их среднее tfCT. Умножив VCT на 0,85, находят стабильную скорость трещины УПл (см. фиг. 2) при отсутствии микрорастрескивания. Умножив op на соответствующее значение Л находят opjl Kic/Y, где Y - коэффициент, учитывающий геометрию трещины, а затем среднее значение op VT. Разделив NCT (фиг. 1) на соответствующее I, находят значения К1СтЛ и их среднее (Ncr/l). При найденных по результатам испытаний образцов значениях Vcr(Ncr/l) и ар VTonpe- деление предела прочности опч изделия при нагружении с заданной скоростью роста 7максимального напряжения сводится к нагружению изделия с а до возникновения нагрузки Рст. Разделив NCT на (Ncr/l), найдем длину I фронта трещины в изделии, а разделив Op vl на I, получим значение напряжения Ор в точке с координатой Zp, в которой докритическое развитие сдвигом трещины от н.л. перейдет в закритическое отрывом. Но опч Op /Zp, a Zp VCT (опч - OCT)/CF , где h - расстояние от н.л. до точки с наибольшими растягивающими напряжениями и (7Ст - наибольшее напряжекние при Р РСТ. Следовательно, опч (Op VTj/cr:

(СТпч -Ост) ИЛИ

+

+

(gpvfjhor

тег

Для прогнозирования долговечности при постоянной нагрузке Р необходимо довести до разрушения несколько образцов в условиях Р const с регистрацией АЭ и зафиксировать продолжительность t пла- то, т.е. продолжительность стабильной N АЭ перед разрушением, а в изломах образцов замерить Zp (см. фиг. 3). По этим результатам можно для каждого образца расчитать длину трещины, отвечающую началу пла- то: 2пп Zp - Упл inn, а затем расчитать КПл гпл vrZ и среднее КПл.

Контролируемое изделие следует нагру- жзть,с Р (kmst до возникновения стабиль- ной N АЭ и зарегистрировать максимальное значение нагрузки Рмакс и продолжительность tCT стабильной перед разгрузкой. При повторном нагружении до PZ ж 0,9Рмзкс микрорастрескивание и соответствующая АЭ отсутствует, а АЭ развивающейся трещины возникает при Pi Pz. Зарегистрировав N АЭ при Pi и Ра, изделие следует разгрузить. При Кпо Кп Уппл скорость V роста трещины зависит от коэффициента интенсивности напряжений Кп(фиг. 2):

V AKn AYn ( (rVZ)n. (1)

Для ее использования при прогнозировании долговечности необходимо знать n, A или М, а также значение Кппл. Так как N пропорциональна V, то, пренебрегая ростом трещины за время повторного нагруже- ния, можно считать, что Ni/№ (Pi/P2), a n (gKh/N2)/(lgPi/P2). Подставив в (1) рас- читанные значения V™, КПл и п, находим А или М. Так как при первом нагружении регистрируется значение йсь.то можно найти NCT/(NcT/l), Ор (7pV|yVr , Z гмакс op/Омахе и значение Кп в момент разрушения (при Z Zp). Кр , где 7макс - Q расстояние от наибольшего растягивающего напряжения до н.л. Если Кр Кппл, то время1 R до разрушения изделия при Р const (или a- const) определяют по формуле

0

5

Vn

ZH

dZ VZ

(2)

0

5

0 5

0 5

где Znrt Кппл2/ ят2 ; ZH VCT tCT;

V(Z) ()n,

т- напряжение при соответствующей координате Z.

Если Кр Кппл, то первое слагаемое правой части (2) исчезает, а верхний предел интеграла должен быть заменен на Zp.

По нагрузке PI, при которой в процессе повторного нагружения возникает АЭ, можно расчитать предел длительной прочности в условиях постоянной нагрузки.

Предложенный способ контроля прочности позволяет оценить предел прочности, время до разрушения и предел длительной прочности тех наиболее прочных изделий, разрушение которых подготавливается сдвигом и лишь завершается отрывом, т.е. тех изделий, к которым не применим традиционный подход, основанный на зависимости V от KL

Формула изобретения

Способ контроля прочности керамического изделия на изгиб, заключающийся в том, что образец изделия нагружают, до разрушения и по параметрам излома судят о прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только прочности, но и долговечности изделия, до разрушения образца регистрируют величину и продолжительность стабильной скорости счета акустической эмиссии, после разрушения образца измеряют ширину и длину трещины в его изломе, контролируемое изделие нагружают до появления стабильной скорости счета акустической эмиссии, регистрируют величину и продолжительность стабильной скорости счета акустической эмиссии, о прочности изделия судят по стабильной скорости счета акустической эмиссии для изделия с учетом соотношения стабильной скорости счета акустической эмиссии и ширины трещины в образце, а о долговечности судят по продолжительности стабильной скорости счета акустической эмиссии для изделия с учетом продолжительности стабильной скорости счета акустической эмиссии и длины трещины в образце.

Изобретение относится к измерительной технике Цель изобретения - повышение информативности за счет определения не только прочности, но и долговечности. Предложено замерять ьшрпну и длин/ трещины, разбивавшейся R , образцов, разрушенных с регистрацией акустической эмиссии, а изделие нафу-кяп до иозникно- вения стабильной скорости и несколько меньшей нагрузки при повторном нагружении. Основой способа является экспериментально установленный факт, что при изгиба поперечной силой разрушение подготавливается развитием трещины в условиях поперечного сдвига и лишь завершается отрывом. 3 ил.

KlOtfgft/i

Коэффициент iMmeHCufaiOtyni/ #&лряж&л/1/ /f

Фиг. 2

Ґ

i

i

I

Cs

ЩигЗ