Способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

1

Изобретение относится к определе кию механических характеристик, в частности для определения усталостной долговечности, однотипных по геометрии и материалу образцов, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства.

Известен -способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалбв, заключающийся в том, что дифференциально включенные вихретоковые преобразователи помещают в .один из них эталонный образец, в другой - испытуемый, производят циклическое,нагружение испытуемого образца и определяют критическую величину разбаланса сигнала преобразователя, при достижении которой образеЬ разрушается., причем с увеличением скорости разбаланса сигнала уменьшается число циклов нагружения для достижения критического значения его l.

Недостаток способа заключается в необходимости использования этгшона, что усложняет процесс оценки усталостной долговечности и снижает достоверность результатов, так как этгшонйый образец может иметь отличную от испытуемого образца структуру, химсостав и т.д., поэтому для казкдого вновь испытуемого образца даже одной партии требуется дополнительная компенсация сигналов,, датчика.

Кроме того, определяется долговечность испытуемого образца не истинная, а относительно эталона, и

10 критическая величина сигнала разбаланса зависит от выбора этого эталона, что не дает возможности количественно оценить долговечность образца.

Наиболее близким ло техническому

15 существу к предлагаемому является способ, заключающийся в получении зависимости долговечности материала . образца из ферромагнитного материала от скорости, изменения его началь20ных физико-механических свойств С 2J.

Недостатком способа является его контактность, так как информация об изменении динамического модуля и затухания в процессе усталостных

25 испытаний получена по измерениям относительных деформаций контактными методами, что влияет на точность, усложняет и удлиняет процесс измере

НИИ .

30

После каждого измерения образец вновь устанавливается в испытательную машину, что вносит погрешности при закреплении образца в нагрузочном приспособленки. Кроме того, измеряеое параметры изменяются всего на 4% что требует высокой точности от измерительной аппаратуры и трудоемкой методики.

Цель изобретения - ускорение и упрощение методики определения усталостной долговечности при любой нагрузке материала.

Указанная цель достигается тем, то образец нагружается до разрушения, с помощью вихретокового преобазователя, определяется начальная корость изменения амплитуды 3-й гароники ЭДС его сигнала за цикл нагужения и число циклов до разрушения образца, а долговечность однотипных образцов рассчитывают из соотноения

ди/Uj,- N N const

где ди/и N - скорость изменения ам плитуды высшей гармоники за цикл;

N - число циклов до разрушения г N - базовое число циклов.

Образец помещается в преобразователь вихревых токов проходного типа и циклически нагружается до разрушения.

В начальной стадии нагружения на базе от предполагаемой полной долговечности образца определяется начальная скорость изменения амплитуды 3-й гармоники вихретокового преобразователя за цикл нагружения и число циклов до его разрушения. Долговечности однотипных образцов рассчитываются по начальным их скоростям изменений амплитуды 3-й гармоники за цикл и результатам испытаний разрушенного образца из соотношения, что произведение начальной скорости изменения высшё } гармоники а цикл нагружения образца на число циклов до его разрушения есть величина постоянная для однотипных образцов. Поэтому долговечность любого образца на произвольной нагрузке определяется из этой закономерности, измерив лишь начальную скорость изменения амплитуды 3-й гармоники за цикл на малой базе циклов.

Спфсоб базируется на положениях теория усталости: усталрстное повреждение начинается с первого цикла; долговечность является функцией изменений, которые имеют место в начале усталостного процесса, при циклическом нагружении изменяются магнитные свойства ферромагнетика. Информацию об изменениях магнитных свойств образца получают методом вихревых токов. .Изменение магнитного состояния в процессе усталостного нагружения образца приводит к изменению амплитудного значения ВЫСЕИИХ гармоник вторичной ЭДС преобразователя.

Экспериментально установлено, что между начальной скоростью изменения амплитуды высшей гармоники ЭДС датчика (обычно 3-й гармоники) и общим числом циклов до разрушения наблюдается четкое соответствие. Это удовлетворяет энергетической теории усталостного разрушения, когда каждоVfy циклу нагрузки приписывается определенная энергия повреждений , сумма которых после циклов нагрузки равна единице.

.Следовательно, ди/Ц,- N-N const для данного материала, где uU/lJ j-N скорость изменения амплитуды высшей гармоники за цикл, Ny,- число циклов до разрушения, N - базовое число циклов, обычно 2-3% полной долговечности.

Таким образом, испытав один образец до разрушения и определив N| и ли за N циклов, все остальные образцы партии можно испытать лишь на небольшом числе циклов N,, измерив при этом , и рассчитать N по соотношению

откуда

N . uU , „

м ди. Up к.

. - JO

Преимущество предлагаемого спосрба ускоренного определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов по сравнению с существующими

способами заключается в бесконтактном методе измерений, что упрощает процесс измерения и делает его более надежным, исключает использование сложной аппаратуры. Кроме того,

достоинством способа является то, что он может быть использован на реальных деталях в процессе их работы, а известные способы могут быть использованы только в лабораторных условиях

на калиброванных образцах.

Формула изобретения

Способ определения усталостной долговечности ферромагнитных материалов.

заключающийся в получении зависимости долговечности материала образца из ферромагнитного материала от скорости изменения его начальных физикомеханических свойств, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения методики определения усталостной долговечности при любой нагрузке материала, образец нагружается

до разрушения, с помощью вихретоково5 8685566

го преобразователя определяется на-. N.- число циклов до разручальная скорость изменения амплиту-шепия;

ды 3-й гармоники ЭДС его сигнала заN - базовое число циклов, цикл нагружения и число циклов до ;

разрушения образца, а долговечностьИсточники информации,

однотипных образцов рассчитывают из -принятые во внимание при экспертизе

соотношения . Дефектоскопия, 1970, 2,

AU/Up.N-N, const ,с.9.

где AU/UQ- N - скорость изменения ам-2. R, Brook flon destructive ,

плитуды высшей гармони- j.testing, 1970, том 3, .ЗОЗ

ки за цикл;(прототип).