Способ определения усталостных характеристик материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытанию материалов на различной металлической основе при определении их усталостных характеристик, в том числе и на стадии распространения усталостных трещин. Оно может быть также использовано для определения скручивающего момента в плоскости распространения усталостной трещины при одновременном действии одноосного растяжения с различной асимметрией цикла.

Цель изобретения - повышение точности путем снижения погрешностей, связанных с возникновением неконтролируемых скручивающих моментов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения усталостных характеристик материала, заключающемся в осуществлении нагружения образцов путем их циклического растяжения с разной асимметрией цикла в тестовых условиях, определении долговечности, скорости роста трещины, а после разрушения фрактографи- ческом определении параметров рельефа излома в виде шага усталостных бороздок с последующим установлением связи между скоростью и/или параметром рельефа излома и эквивалентным коэффициентом интенсивности напряжений, осуществляют для каждого исследуемого уровня асимметрии цикла скручивание образца на фиксированную величину угла относительно нулевого положения образца, о котором судят по расположению образца после его фиксирова00

сЈ о

Ю

ел

ния в одном из захватов испытательной машины, определяют зависимость скорости роста трещины, фрзктографических параметров и фиксируемой в опыте долговечности образца от угла скручивания, а о свойстве материала сопротивляться устало- стному разрушению при циклическом одноосном растяжении судят по определяемым на основании опыта экстремальным значениям механических характеристик при ну левом значении угла скручивания. Фиксирование положения испытываемого образца после его установки в одном из захватов позволяет определить то идеальное расположение образца в машине, при котором его испытание будет происходить без скручивания в плоскости разрушения. Однако после зажима образца во втором захвате будет происходить его некоторое скручивание, которое в различных испыта тельных машинах и для разной геометрии или неплоскостности образцов будет различно. Поэтому предлагается осуществлять при расположении образца во втором захвате его принудительное скручивание на некоторый угол, который обязательно фиксируется с помощью специального тарированного устройства. Поскольку даже в этом случае естественны погрешности опыта, то необходимо проводить испытания на рассматриваемом уровне асимметрии цикла не при одном, а при нескольких углах скручивания. По результатам измерения скорости роста трещины шага усталостных бороздок, долговечности образца устанавливается зависимость этих характеристик материала, сопротивляться усталостному разрушению от угла скручивания. Причем, в силу симметрии, эта зависимость имеет экстремум при угле скручивания, равно нулю. Поэтому после аппроксимации экспериментальных данных при разных углах скручивания устанавливают связь этих параметров с углом скручивания, а о свойстве материала сопротивляться усталостному разрушению при циклическом растяжении судят по экстре-

,-

10

15

20

25

30

35

40

45

муму установленной связи при угле скручивания, равном нулю.

На чертеже представлена величина поправочной функции для сплава АВТ. учитывающая влияние угла скручивания плоского образца при различной асимметрии циклического растяжения.

Пример реализации предлагаемого способа. Образец прямоугольного сечения 10X10 мм с боковым надрезом глубиной 1 мм помещают в верхнем захвате испытательной машины и фиксируют его положение относительно стола, в котором расположен нижний захват. С помощью специального приспособления осуществля- ют скручивание образца и в таком положении фиксируют его в нижнем захвате испытательной машины. Погрешность в определении угла скручивания в плоскости распространения разрушения ниже, чем при установке образца в нижнем захвате. Это объясняется тем, что величина угла скручивания в плоскости трещины в два раза меньше угла.

Формула изобретения Способ определения усталостных характеристик материалов, заключающийся в том, что нагружают образцы материала путем циклического растяжения с разной асимметрией цикла до разрушения и определяют параметры рельефа излома и уста- лостные характеристики материала при отсутствии скручивающего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет снижения погрешностей, связанных с возникновением неконтролируемых скручивающих моментов, в процессе нагружения прикладывают к образцам скручивающие моменты разной величины, определяют зависимость от величины скручивающего момента усталостных характеристик и параметров рельефа, по которой судят об указанных характеристиках и параметрах при отсутствии скручивающего момента.

fKRJ

Изобретение относится к испытаниям материалов при определении их усталост- ных характеристик. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения погрешностей, связанных с неконтролируемыми скручивающими моментами. Образец помещают в захвате испытательной машины и фиксируют, Осуществляют скручивание образца. После проведения усталост- ных испытаний с асимметрией цикла и определении долговечности и измерения скорости роста трещины образец снимают с испытательной машины и подвергают фрак- тогргфическому исследованию с измерением шага усталостных бороздок. Для каждого образца проводят испытания при фиксированном значении асимметрии цикла и угла скручивания, получают серию характеристик материала в виде живучести и долговечности. После аппроксимации указанных зависимостей величин от угла скручивания находят их значения при величине угла скручивания, равном нулю. Установленные значения механических характеристик относят к случаю чистого растяжения образцов без их скручивания в плоскости разрушения. 1 ил. (Л С