Способ испытания материалов на усталость в коррозионной среде Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 G01N17/00 

Изобретение относится к машино- и су- достроению и может быть использовано при испытании материалов на усталость в коррозионной среде

Известен способ испытания материалов в коррозионной среде, заключающийся в том, что образец материала подвергают в коррозионной среде блочному нагружению с дискретным изменением напряжений в спектре до разрушения и определяют кривую усталости по следующей зависимости

N 10C,

0)

необходимости нагружения дополнительных образцов Ожидаемый экономический эффект при- проведении одного испытания по ниже изложенной схеме составляет 360 руб

С указанной целью нагружение осуществляют при двухступенчатом спектре напряжений при большем напряжении спектра, равном ординате точки пересечения кривых усталости образцов материала в данной коррозионной среде, а коэффициент С определяют из следующих соотношений

гг

ё

00

ю о о

СА О

Изобретение относится к машино- и судостроению и может быть использовано при испытании материалов на усталость в коррозионной среде. Целью изобретения является повышение производительности способа. Образец материала подвергают двухступенчатому блочному нагружению до разрушения, причем большее напряжение спектра равно ординате точки пересечения кривых усталости образцов материала в данной коррозионной среде, угловой коэффициент кривой усталости определяют исходя из теории линейного накопления усталостных повреждений, а начальную абсциссу - по ее зависимости от углового коэффициента

где о - текущее значение напряжения, N - текущее значение числа циклов, m и С - коэффициенты кривой усталрсти, по которой судят о прочности материала (1).

Недостатком указанного способа является низкая производительность

Целью изобретения является повышение производительности путем исключения

С am + b а Ig On , b lgNn,

(2) (3) (4)

где On и Nn - соответствующие координаты указанной точки пересечения

Данный способ отличается от прототи- nd тем, что нагружение осуществляют при двухступенчатом спектре напряжений, причем большее напряжение спектра равно ординате точки пересечения кривых усталости образцов материала в данной коррозионной среде.

Способ испытания материалов на усталость в коррозионной среде осуществили при нагружении на изгиб в 10%-ном растворе KCI свободной оси диаметром 30 мм с кольцевой выточкой, изготовленной из стали 45 (ГОСТ 4543-71). Нагружение проводили при дсухступенчатом спектре напряжений (число ступеней К 2). Большее напряжение & назначили с учетом значения коэффициента а зависимости (2) в данной коррозионной среде сп 10а 1024 251,2 МПа, меньшее напряжение приняли равным 180 МПа.

Объем блока нагружения приняли равным Пб 30 -103 циклов. Длительность действия напряжений а и Ог в блоке приняли П1б 4,5 103 и Л2б 25,5 103. циклов. Следовательно, относительные длительности действия напряжений составили:/ 1 - ше/пб 4,5-103Др-Ю3 - 0,15 и $2 П26/П6 - 25,5-103/30-103 0,85(/3i+/fe 0,15 + 0,85

1,0).

Долговечность до разрушения оси при принятых характеристиках спектра напряжений составила N 1276-10 циклов. По ней и по коэффициенту b 5,636 зависимости (2) в данной коррозионной среде- 10%- ном растворе KCI - определили параметр m индивидуальной кривой коррозионной усталости оси:

m lg(10b -#1 ) - Igfy g (fc/crO lg(105636 - 0,15 1276 103) - Ig 1276 103- - Ig 0, g(180/251,2) 4,512 .(5)

Параметр С индивидуальной кривой усталости определили по зависимости (2):

С 2,400 -4,512 + 5,636 - 16,464.

При проведении испытаний исходили из следующего.

Так как при коррозионной усталости линейная гипотеза суммирования усталостных повреждений удолветворительно выполняется, суммарную долговечность N г в предположении, что кривая усталости подчиняется степенному уравнению, можно найти и,з выражения

N 1/ I (ft/Ni) Юс/1 (oPfl)

1 1

1 1

10с/ГоТ i (аГД)1 , L I 1 J

где К - ступеней в спектре напряже- ний; $ - относительная длительность нагружения напряжением Nt - долговечность по кривой коррозионной усталости на уровне oil регулярного наружения; о Oi/ai ; 01 и oi - 1-е и максимальное напряжение

спектра.

С учетом зависимости (2) между параметрами степенного уравнения кривой усталости можно записать

20

м юат+ь/

k i («то.

L , -1J

25 ний

При двухступенчатом спектре нзпряжеNS -lO +V OSi+a 1) ,

(6)

30

где а 02/ai; 02 - меньшее из напряжений.

Существование зависимости между параметрами кривой усталости в виде (2) свидетельствует о том, что кривые усталости в

данной среде пересекаются в одной точке, а координатами точки пересечения в логарифмической системе координат будут IgNn b, Ig он а, При коррозионной усталости точка Ып, оь находится в реальной

области. Так, для 10%-ного раствора КС (а 2.400, b 5,636) On - около 250 МПа, а Мп более 4 10s циклов. Так как в предлагаемом способе принимают , то долговечность NI при регулярном нагружении на

уровне at будет равна Nn, т.е. 10Ь. Тогда, выражая из уравнения кривой усталости

ai1

пэт+Ь

10am+b/Ni

и принимая N 1 Nn 10Ь, выражение (6) можно представить в виде

N 10b/(m/3i+om/3z)(7)

После логарифмирования выражения (7) получаем алгебраическое выражение „

m lg(10b -#NЈ) - lglMЈ- Ig a- lg(10b -frH) - Ig ( O2/an),

которое и использовано в формуле (5) при определении индивидуального параметра m испытанной оси в данной коррозионной среде. Индивидуальный параметр С оси найден, как отмечалось, по формуле (2) при уже известном параметре т.

Формул а изобретени я Способ испытания материалов на усталость в коррозионной среде, заключающийся в том, что образец материала подвергают в коррозионной среде блочному нагруже- нию с дискретным изменением напряжений в спектре до разрушения и определяют кривую усталости по следующей зависимости:

N - 10е, где о- текущее значение напряжения;

0

5

0

N - текущее значение числа циклов;

С - коэффициенты кривой усталости, по которой судят о прочности материала, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем исключения необходимости нагружения долол- нительных образцов, нагружение осуществляют при двухступенчатом спектре напряжений при большем напряжении спектра, равном ординате точки пересечения кривых усталости образцов материала в данной коррозионной среде, а коэффициент С определяют из следующих соотношений:

+ b, а - Ig он . b - Ig Nn,

где On и Nn - соответствующие координаты указанной точки пересечения.