Способ определения коэффициента интенсивности напряжений при поперечном сдвиге по остановке трещины Советский патент 1992 года по МПК G01N3/30 

Изобретение относится к области динамических испытаний материалов, а именно к способам определения характеристики трещиностойкости

Известен способ определения трещиностойкости при отрыве, по которому дисковый образец с двумя замкнутыми кольцевыми проточками подвергают импульсному нагружению, регистрируют параметры нагружения, по которым определяют характеристику трещиностойкости.

Наиболее близким к изобретению является способ определения коэффициента интенсивности напряжений np-i поперечном сдвиге по остановке трещины, по которому

дискооый образец с замкнутыми кольцевыми концентраторами напряжения устанавливают между стержнями волноводами. Ударом бойка возбуждают в нагружающем стержне плоскую волну напряжений, в результате чего происходит нагружение образца. Регистрируют скорость ударника, а также величины падающей, прошедшей и отраженной волны и рассчитывают по ним коэффициент интенсивности напряжений.

Недостатком прототипа является необходимость использования образцов больших размеров для поддержания однородного напряженного состояния в устье трещины, а также сложность остановки трещины

XI

О

Ю

--л

Ч CD

после ее страгивания при испытании материалов, имеющих высокий коэффициент интенсивности напряжений. Это приводит к ограничению номенклатуры испытываемых материалов.

Целью изобретения является расширение номенклатуры испытываемых материалов.

Согласно изобретению цель достигается за счет того, что в качестве параметров волны нагрузки определяют с помощью лазерного дифференциального интерферометра среднюю скорость и дисперсию скоростей частиц свободной поверхности образца, а коэффициент интенсивности напряжений рассчитывают по формуле

К-, 2- 14 у/Л,

Ср -У . , . 2h -Ди.о.5 4V1 Uo

где h - толщина ударника:

V - средняя скорость частиц материала образца;

р- плотность материала образца;

Ср - скорость пластической волны в материале образца;

Do скорость ударника;

Аи - дисперсия скоростей частиц.

Пластическая деформация при динамическом нагружении образца осуществляется в виде движения совокупности микропотоков вещества с различной относительно друг друга скоростью.

Дисковые образцы из исследуемого материала устанавливают в вакуумной камере и нагружают с помощью пневмокопра ударником, имеющим форму стаканчика. Скорость полета ударника определяют по временному интервалу между последовательными пересечениями ударником двух лазерных лучей. В результате соударения образца и ударника в образце распространяется плоская волна нагрузки. В качестве параметров волны нагрузки определяют с помощью лазерного дифференциального интерферометра среднюю скорость и дисперсию скоростей частиц свободной поверхности образца. Изменение скорости частиц приводит к изменению частоты отраженного от свободной поверхности образца

0

5

0

5

0

5

света, которое регистрируется методом лазерной дифференциальной интерферометрии. Коэффициент интенсивности напряжений находят из известного в линейной механике разрушения соотношения

К,7 rk i , где tk - касательное напряжение сдвига,

.

I,- длина продольной по отношению к оси удара трещины

. 2hДЦ

U0

Применение данного способа, основанного на измерении скоростей движения микропотоков вещества, снимает ограничения на размер исЛользуемых образцов, что позволяет расширить номенклатуру испытываемых материалов.

Формула изобретения Способ определения коэффициента интенсивности напряжений при поперечном сдвиге по остановке трещины, по которому дисковый образец нагружают с помощью ударника плоской ударной волной, определяют скорость ударника и параметры волны нагрузки и рассчитывают по ним коэффициент интенсивности напряжений, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры испытываемых материалов, в качестве параметров волны нагрузки определяют с помощью лазерного дифференциального интерферометра среднюю скорость и дисперсию скоростей частиц свободной поверхности образца, а коэффициент интенсивности напряжений рассчитывают по формуле

0

5

К,

/з-Ср-У

(л2h

ДЦчО.5

4v- Uo

где h - толщина ударника;

V - средняя скорость частиц материала образца;

р- плотность материала образца;

Ср - скорость пластической волны в материале образца;

Uo - скорость ударника;

Д U - дисперсия скоростей частиц.

Изобретение относится к динамическим испытаниям материалов, а именно к способам определения хйрактеристик трещиностойкости. Целью изобретения является расширение номенклатуры испытываемых материалов. Для этого в способе, по которому дисковый образец нагружают с помощью ударника плоской ударной волной и определяют скорость ударника в качестве параметров волны нагрузки, определяют среднюю скорость V и дисперсию Д U ско- ростеи честей свободной поверхности образца, а КОЭффнц. lh, НСИБНОСТИ напряжений рассчить по формуле: Kfcf (р Ср V/4) Or :-, A U/Uo)0-5, где h - толщина ударника, р- плотность митери- ала образце), Ср - скорость пластической волны в материале образца. Uc скорость ударника. Применение изобретения, основанного на измерении скоростей движения микропотоков вещества, снимает ограничения на размеры испытуемых образцов и позволяет расширить номенклатуру испытываемых материалов. И F J .IHM