Способ исследования свойств материалов при распространении трещины

АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(46) 30.10,85. Бюл. У 40 (71) Научно-производственное нение по технологии машиностр (72) А.А.Попов, Г.А.Дробахин и Е.И.Мамаева(53) 620. 178.311.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 938083, кл. С О 1 М 3/08, 1980.Авторское свидетельство СССР У 930053, кл. С 01 И 3/00. 1980. (54)(57) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ТРЕЩИНЫ, заключающийся в том, что образец материала с надрезом и с усталостной трещиной, наведенной из вершины надреза, нагружают до максимальной нагрузки цикла, заполняют полость трещины у ее вершины жидкостью, инертной к материалу образца, удаляют излишки жидкости и определяют с помощью микроскопа объемное распределение жидкости у вершины трещины, по которому судят о свойствах материала прн распространении трещины, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью расширения возможностей исследования путем обеспечения оценки влияния эксплуатационных перегрузок на циклическую прочность материала, используют оптически прозрачную жидкость с поверхностным натяжением 0,04- 0,05 Н/м, определение объемного распределения жидкости осуществляют в процессе разгрузки, в качестве параметров объемного распределения измеряют порядок и размер оси интер- М ференционной полосы на контуре жидкости, вытесненной из полости трещины у ее вершины, а о свойствах материала при распространении трещины судят по величине нагрузки, соответствующей стабилизации порядка и размера оси указанной интерференционной полосы при уменьшении нагрузки на образец.Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к исследованию этих свойств при распространении трещины,Цель изобретения - расширение 5 возможностей исследования путем обеспечения оценки влияния эксплуатационных перегрузок на циклическую прочность материала.Способ осуществляют следуюпдм об Разом.Образец материала с надрезом и с усталостной трещиной, наведенной из вершины надреза, нагружают до страгивания трещины. При циклическом нагружении берега трещины расходятся при увеличении нагрузки и смыкаются при уменьшении нагрузки.При эксплуатационных перегрузках геометрия трещины изменяется, а цик лическая прочность материала может быть оцененапо величиненагрузки, соответствующей смыканиюберегов трещины,В процессе роста трещины при циклическом нагружении и особенно после перегрузок полость раскрытой трещины у ее вершины заполняют оптически прозрачной жидкостью, инертной к материалу образца. При этом использу. ют жидкость с поверхностным натяже нием 0,04-0,05 Н/м, Заполнение осуществляют при амплитудном значении нагрузки, когда раскрытие трещины наибольшее. Затем нагрузку уменьшают и при этом с помощью микроскопа 35 определяют объемное распределение жидкости у вершины трещины по параметрам интерференционных полос на поверхности жидкости.Если величина поверхностного на тяжения жидкости больше 0,05 Н/м, то она плохо проникает в полость трещины и по мере закрытия полости трещины у ее вершины жидкость не растекается в достаточно тонком слое. При 45 этом плотность интерференционных полос настолько высока, что вследствие ограниченной разрешающей способ-, ности оптических устройств интерференционная картина практически ис чезает, еще до полного закрытия трещины у ее вершины.Если же величина поверхностного натяжения жидкости менее 0,04 Н/м, то снижается контрастность интерфе ренционной картины из-за увеличения интенсивности рассеяния света на поверхности жидкости. Излишки жидкости, оставшиеся на поверхности, удаляют с контролируемой поверхности потоком воздуха, направленным вдоль поверхности образца.Освещают поверхность образца монохроматическим светом и фиксируют область вершины трещины.Нагрузку на образец при ее непрерывной регистрации уменьшают. По мере снижения нагрузки трещина закрывается, а жидкость вытесняется из полости трещины, На освещенной поверхности образца образуется тонкая пленка жидкости. На поверхности жидкостной пленки локализуется интерференционная картина в виде чередующихся темных и светлых полос, близких к подобным, При закрытии трещины параметры интерференционной картины - порядок и размер оси интерференционной полосы на контуре жидкости - стабилизируются, Нагрузку, которой соответствует указанная стабилизация, принимают за нагрузку закрытия трещины и по ее значению судят о свойствах материала.Необходимость использования двух параметров вызвана тем, что возможны ситуации, когда отсутствует изменение размера осей интерференционной полосы (изменение линейных размеров), но происходит увеличение толщины слоя, т.е. рост порядка этой полосы, и наоборот.П р и м е р. Испытывали образцы из хромистой стали 08 Х 14 МФ. В прямоугольном образце размером 10 х 60 кх 250 мм электроэрозионным способом выполняли односторонний инициирующий надрез глубиной 6 мм и радиусом при вершине 0,15 мм. На универсальной ,электрогидравлической машине НИфирмы МФЛ (ФРГ) проводили циклическое нагружение осевым растяжением с коэффициентом асимметрии цикла К = 0 и частотой 20 Гц. Размах ЬК коэффициента интенсивности составлял 18 МПа 1 Н. При максимальной нагрузке .цикла 53,5 кН в вершину трещины полировочным сукном втирали жидкость, которая была получена введением в 100 г дистиллированной воды 0,04 г поверхностно-активного вещества типа ОП. Поверхностное натяжение жидкости составило 0,045 Н/м. В процессе снижения нагрузки стабилизация параметров интерференционной картины произошла при нагрузке 9,2 кН.