Способ испытания материалов на усталостьпРи пОпЕРЕчНОМ изгибЕ Советский патент 1981 года по МПК G01N3/32 

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам испытания на усталость, и может найти применение изучении усталостной прочности широкого класса конструкционных материалов.

Известен способ испытания материалов на усталость, по когярому образец в виде клйш закрепляют консольно к возбуждают его резонансные колебания l

Недостатком данного способа является его невысокая точность отфедепенин разрушающих напряжений, связанная с отсутствием обусловле1шого места разрушения рабочей части образца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ испытания материалов на усталость при поперечном изгибе, по которому образец в ступенчатого стержня закрепляют консольно и возбуждают его резонансны колебания по второй форме, а место перехода ступеней образца вьшолняют с галтелью 2. ИЗГИБЕ

Реализация способа осложняется подбором радиуса галтели, обеспечивающего разрушения образца вдали от сечения заделки и допускающего возможность путем различных допущений для приближенного расчета разрушающих напр5{жений. В связи с этими причинами затрудняется прогнозирование места вероятного появления усталостной трещины, что суще ствеыю ослсокняет экспериментальное

to исследование кинетики роста усталостной трещины и снижает точность определения ра ушакяцнх на1Ц}ЯжеШ1й. Необходимость обработки галтелыюго .перехода до вы-i сокого класса шероховатости услоишяет

15 технологию изготовления образцов, в .особенности из хрушсях неметаллических

iматериалов.

Цель изобретения - повьпиение точнооти О1федаления,ра; ушающих нахфяжений

20 я упрощение технологии изготовления образца.

Поставленная пепь достигается тем, что используют образец с безгалтельным переходом между ступенями, а расстоянве от места перехода до сечения аадвшш в размеры участков консольной яастн определяют так, чтобы место перехода находилось в узле напряжения. На чертеже представлен консольно за1феплеш1ый образец в виде ступенчато го стержня. Образец может быть постоянной теп- щины Ш1И постоянной ширины, круглого или трубчатого nonejieHHoro сечения, с внешним или внутренним переходом, с раз личной геометрической формой для каждо ,го из участков. Способ реализуется например, для i плоского образца постоянной толщины . следующим образом. Образец 1 в виде ступенчато1х стерж ня с безгалтельным переходом 2 усуанав ливают консольно и возбуждают резонан ные колебания образца 1 по второй форм расстояние 6 от места перехода 2 до сечения 3 заделки образца 1 и размеры В2., Ьг Ь-/ участков 4 и 5 консольной части определяют так, чтобы место перехода 2 находилось в узле напряжений. Для этого решают уравнение собственных колебаний для каждого из участков 4 и 5 образца 1 где - прогиб образца, pot; p/),fl. р - плотность материала образца; ( - круговая частота колебаний; р - площадь поперечного сечения участков; Т, л - моменты инерции участков; Е - модуль Юнга.. Производя стыковку решений для участков 4 и 5 образца 1 по прогибам, углам поворота сечений, изгибающим моментам и перерезывающим силам, а также используя условие равенства нулю напряжений в месте перехода 2, задаваяс частотой и толщиной образца, определяют из решения системы алгебраических урав нени)) параметры К 2. Длины участков образца , 6 и постоянные интегриров ния, входящие в решение уравнений (1. Используя далее соотношения (2) и принимая во внимание геометрическую орму образца,-определяют например, ля плоского образца размеры Ъ к Ъ„ Исгш1тания образцов производят следую: пшм образом. Закрепляют консольно образец 1 так, чтобы место перехода 2 находилось на рассчитанном расстоянии Bf от сечешая ; 3 заделки. Затем возбуждают колебания и, плавно меняя частоту в области принятого значения О) , получают форму резонансных колебаний. Замеряют амшшгтуду колебаний свободного конца образца 1 при помощи микроскопа и по зависимостям, связывающим постоянные интегрирования с амплитудой свободного конца, определяют напряжения в образце. По результатам испытаний необходимого количества образцов при различных амплитудах напряжений строят усталостную кривую. При реализации способа появляется возможность аналитического расчета величины разрушающих напряжений, что упрощает проведение испытаний. Формула изобретения Способ испытания материалов на усталость .при поперечном изгибе, по которому образец в ввде ступенчатого стержня закрепляют консольно и возбуждают его резонансные колебания по второй форме, -отличающийся тем, что, с целью повыщения точности определения разрущающ{& напряжений и упрснцения технологии изготовления образца, используют образец с безгалтельным переходом между ступенями, а расстояние от места перехода до сечения заделки и размеры участков консольной части определяют так, чтобы место перехода находилось в узле напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кузьменко В. А.,.Письменный Н. Н. Исследования усталостной прочности стекла при высоких частотах циклического изгиба. - Усталостная прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения. К., Наукова думка, 1977, с. И 6-120. 2.Троян И, А. Приспособление для высокочастотных усталостных испытаний на изгиб. - Заводская лаборатория , 1965, МЬ 4, с. 497-498 (прототт).