Способ испытания материалов науСТАлОСТь Советский патент 1981 года по МПК G01N3/32 

I.

Изобретение, относится к области машиностроения, в частности к механическим испытаниям конструктивнных матералоов на усталостную прочность.

Известен способ испытания Материалов на усталость, включающий циклическое нагружение образца на заданном уровне напряжения до определения начального значения и скорости линейного изменения какого-либо регистрирующего физического параметра, чувствительного к накоплению усталостных повреждний, и последующее изменение нагрузки с определением критического значения этого параметра 1.

Недостатком этого способа испытаний при построений полной диаграммы усталости б-Н (-амплитуда напряжений, К - число циклов до разрушения) является необходимость на каждом уровне напряжений испы- тывать новые образцы, что повышает трудоемкость испытаний.

Целью изобретения является сокращение трудоемкости испытаний за счет уменьшения числа испытываемых образцов при определеНИИ усталостной долговечности материала на нескольких уровнях напряжений.

Эта цель достигается тем, что образец испытывают на задаИных уровнях напряжений с поочередным увеличением их для определения начальных значений физического параметра для этих уровней, а затем с поочередным уменьшением их для определеш1я скоростей изменения и критических i значений зтого параметра, и по соотношению указанных значений судят об усталостной долговечности материала при заданных уровнях напряжений.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1. приведена типичная кривая с тремя периодами изменения физического паsраметра с ростом числа циклов нагрузки Н при непрерывных испытаниях до разрушения образца с постоянной амплитудой напряжений; на фиг. 2 - показан порядок нагружения образца по данному способу испытаний в «гоординатах напряжение - число циклов Я и кривые изменения физического параметра -W , соответствующие этому порядку нагружения.

Испытания проводят следующим образом. В процессе испытания непрерывно регистрируют какой-либо изменяющийся физический, параметр материала образца, чувствительный к накоплению усталостных поврезвдений, например, температуру разогрева, рассеяние энергии, амплитуду деформации, резонансную частоту колебаний и т.д.

Первый (эталонный) образец испытывают до разрушения по обычной методике при относительно высоких амплитудах напряжений для получения типичной кривой (фигЛ) и выбора уровня напряжений б . Напряжение б принимают за верхний предел диапазона напряжений, нижний предел диапазона напряжений 6ц принимается по заданию на испытания.

В диапазоне напря)кений 0ц - Сц намечают 3-6 ступеней нагружения. Следующий образец испытывают на всех намеченных уровнях напряжений с последовательностью нагружения, показанной на фиг. 2: образец последовательно нагружают до напряжений |бц, б, б с кратковременными разгрузками после достижения начала линейных участков на кривых i:-N (точки ц, ctj, d /).

На верхнем уровне t испытание продолжают до достижения критического значения параметра -t (точка Ъ-,), соответствующего концу линейного участка на кривой t-NЗатем образец аналогичным образом испытывают на уровнях б и бо, (до точки Ь и Ьл), и на уровне бн образец испытывают до разрушения (точка Сц ). Кратковременные раэтрузки образца между ступенями в точках Ъ производят по визуальным наблюдениям за ходом кривых t-M . Значения параметра ten 1 и t&jj и скорости его изменения для каждого уровня напряжений определяют графически по соответствующим кривым fc -N (фиг. 2). При этом значения c3t отсекаются на ординатах касательными к кривым в точке а .

По проекции участка кривой ЬцСц на ось f определяют продолжительность третьего периода усталости при напряжении б н .

Число циклов до достижения критической величины физического параметра t Ъ; , т.е. до конца линейного изменения параметра на данном уровне напряжений (фиг. 1) при непрерывном нагружении, определяют по . -fcb-td. Ь -JДолговечность при непрерывном нагружении до разрушения образца равна:

.-.

где N3;- число циклов в третьем, периоде для данного уровня напряжений. . Значения N для верхнего О, и нижнего напряжений определяют па результатам испытания образцов до разрушения на этих

уровнях, как описано выше. Для промежуточных напряжений (ОГ, 6 ) величину N3 определяют по тарировочному графику линейной зависимости Мз.(М --kN-t. который строят, исходя из результатов, полученных

для эталонного образца и образца, разрушенного на уровне напряжений бн

Данный способ позволяет уменыш1ть необходимое количество образцов при построении полных диаграмм усталости в 3-4 раза и

значительно сократить время испытаний.

Формула изобретения

Способ испытания материалов на усталость, включаюший циклическое нагружение образца на заданном уровне напряжений до определения начального значения и скорости линейного изменения какого-либо регистрирующего физического параметра, чувствительного к накоплению усталостных повреждений, и последующее изменение нагрузки с определением критического значения этого параметра, о тличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытаний за счет уменьшения числа испытываемых образцов при определении усталостной долговечности материала на нескольких уровнях напряжений, образец испытьшают на заданных уровнях напряжений с поочередным увеличением их для определения начальных значений физического параметра для этих уровней, а затем с поочередным уменьшением их для определения скоростей изменения и критических

5 значений этого параметра, и по соотношению указанных значений судят об усталостной долговечности материала при заданных уровнях напряжений.

Источники информации,

0принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 563597, кл. G 01 N 3/32, 1975.

Фог.