Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений Советский патент 1982 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к йссл«ув(0 ванию физических свойств и может быть использовано для опреде ления коэффициента концентрации йа пряжений на образцах. . : Известен способ определения коэффициента концентрации, при которсм подвергают исследованию напряженное состояние модели детали, изготовленной иэ органического стекла. Для выявления более точной и полной картины распределения напряжений с обеи сторон модели наклеивают тензоДатчики. Деформации замеряют и по его показаниям рассчитывают напряжение ,lj . Наиболее близким к предлагаем 1у по технической сущности и достигаемому результату является способ опре ,|1еления теоретического коэффициента концентрации напряжений,при котором образцы из стали наносят исследуемые концентраторы и подвергают образцы усталостным испытаниям. На образцы также наклен&ают тензодатчикиу а в качестве аппаратуры используют электронйый измеритель деформаций,по показаниям которого определяют исследуемые напряжения 2. Недостатками известных способов являются сложность в Проведенни испытаний и использование большого количества специальной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение аппаратурной реализации. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный концентра гор известной величины, но разной для каждого из образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют равным сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значение коэффициента концентрации напряження исследуемого концентратора выбирают как величину, лежащую в интервале между значениями коэффициентов, характеризующих дополнительные концентраторы образцов, разру1рившихся по Исследуемому и дополнительному концентраторам напряжений. На фиг, 1 и 2 П едставлены иссл дуемые образцы. Образцы с исследуемым и дополни тельным (эталонным) концентраторам подвергают усталостным испытаниям так, чтобы номинальные напряжения зоне исследуемого и эталонного кон центраторов были равными. Это достигается, например, при испытании образцов по схеме чистого изгиба. Образцы доводят до разрушения и оц нивают место разрушения, полагая п этом, что разрушение происходит в месте наиболее высокого уровня кон центрации напряжений. Испытывают несколько образцов (серию из 3 5 шт,), отличающихся по величине эталонного концентратора. Определяют значение иеследуемого концент ратора как величину, лежащую в интервале между значением коэффициен та, при котором образец разрушаетс по известному концентратору, и зна чением, при котором образец разрушается по исследуемому концентрато ру. Геометрия известного (эталонно го) концентратора, например надрез должна быть такой, чтобы на разных образцах обеспечить разные значени коэффициента, изменяющиеся с определенным шагом. При этом должно соблюдаться условие Ги иссл ииаг , л 7 л с л I где к И к7 - соответственно минимальное и максимальное значения эталонного коэффициента концентрации напряжений; значение исследуемого коэффициента концентрации напряжений. Путем сравнения мест разр5т1ения методом последовательного приближения устанавливают значение теоретического коэффициента концентрации напряжений у исследуемого концентратора. Точность метода зависит от числа образцов в серии. При испытании 4 - Ь образцов погрешность не превышает 2 %. Пример. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев.- этой целью изготавливают образцы (фиг. 1) из стали 65Г, на которые наносят дополнительные концентраторы известной величины, в данном случает, выполняют надрезы с различным радиусо1М закругления дна р . Теоретический коэффициент концентрации напряжений определяют по номограммам Нейбера. Изготавлива ют пять образцов, которые отличаются геометрией эталоннохО коэффициента. Первый образец имеет надрез с коэффициентом концентрации напряжений К 2,25, второй с К 2,35, третий с К « 2,45, четвертый с К 2,55 и пятый с .2,65. Образцы подвергают усталостным испытаниям на гидропульсаторе МУП-ЗО. Напряжение составляет 65 кгс/мм. Схема нагружения - чистый изгиб. В результате испытаний установлено, что образцы с эталонным надрезом , при котором К 2,25; К 2,35; К 2,45, разрушаются по впадине г зуба (исследуемый концентратор), образцы с эталонным надрезом, при котором Ki 2,55 и Kj.2,65, разрушаются по нанесенному надрезу. Следовательно, искомый коэффициент концентрации напряжений больше 2,45 и меньше 2,55, и было принято 2,5. Погрешность такого определения составляет: (,50) С 0,05 или относительная погрешность 2%. П р и м е р 2. Изготавливают 24 образца из стали 45 (фиг, 2), причем коэффициент концентрации напряжений в надрезе R и в галтели R 0,72 составляет одну и ту же величину, равную 2,3 (величина Kj для надреза определяется по Иейбару, для галтели - по Питерсену). Образцы подвергают усталостным испытаниям на машине МУП-6000, обеспечивающей нагружение по схеме чистого изгиба, при номинальном напряжении 12 кгс/мм. В результате испытаний по галтели разрушается 11 образцов, -по надрезу 13, т.е. примерно одинаковое количество, так как теоретические коэффициенты концентрации напряжений в обоих сечениях равны. Разрушений по галтели R, 2 нет, что связано с более низким значением теоретического коэффициента концентрации напряжений у этой галтели. Предлагаемый способ упрснцает определение теоретического коэффициента концентрации напряжений на образцах и не требует использования специальной дорогостоящей аппаратуры. Формула изобретения Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором, отличающийся тем, что, с целью упрощения аппа атурной реализации, испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный конденсатор известной величины, но разной для каждого из образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют

равньол,сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значение коэффициента концентрации напряжения исследуемого концентратора выбирают как величину, лежгицую в интер;вале между значениями коэффициентов, характеризующих дополнительные концентраторы образцов, разрушившихся по исследуемому и дополнительному концентраторам напряжений.

IOXAAJ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деташях машин. М., Машиностроение, 1976, с. 21 - 22.

2 Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин. М., Машиностроение, 1976, с.27-29(прототип).