Образец для испытания материала на сопротивление усталости (его варианты)

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 9) (И) 925 зв) С 01 М 3/32Ь 1 н 4 ф 4с,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВ(72) Е.И.Мамаева, В;И.Артемьев, Г.З.Зайцев и П.И.Кудрявцев (71) Научно-производственное нение по технологии машиностро ЦНИИТмаш(53) 620,178.311,4(088,8) (56) 1. Вкольник Л,М. Методика усталостных испытаний . Справочник, М Металлургия", 1978, с.26-32.2, Кудрябцев П.И. Метод исследования кинетики развития усталостных трещин. "Заводская лаборатория", 1968, У 1, с.88-90 (прототип) . (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ (ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1, Образец для испытайия материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при изгибе и зкономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов, геометрические параметры поперечных сечении ступенеи и концент торов напряжений выбраны из усло(1 (3, = соп 51 при З 1 /Д 1 15 где Д и , - внутренний диаметр ирадиус кольцевой выточки соответственно;0; - диаметр-й ступени.2. Образец для испытания материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня св ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор в виде кольцевой выточки, о т л и ч.а ю щ и Й с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при растяжении и кручении и зкономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений, выбраны из условия К - коэФФициент ( К =1 для образца, испытуемого на растяжени К=2 для образца, испытуемого на кручение).Изобретение относится к исследовэ нию прочностных свойств материала, а именно к образцам для испытания материала на усталостную прочность,И эве сте н образец для и с пыт а ни ямат ери ал а на сопроти влени е уст алости, содержащий две захватные частии рабочую часть, на которой нанесеннадрез ЦНедостатком известного образцаявляется малая информативность испытания материала на сопротивлениеусталости, поскольку нагружение осуществляют при одной амплитуде напряжений,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является образец дляиспытания материала на сопротивление усталости, выполненный в аидецилиндрического стержня со ступенчатой частью, содержащей на каждойступени концентратор напряжений ваиде кольцевой выточки.8 образце при нагружении внешнимусилием Возникают различные нэпряженин в различных сечениях, и этопозволяет одновременно испытыватьисследуемый материал при различныхуровнях напряжений и различных геометрических параметрах концентраторов напряжений 12Недостатком такого образца является большая трудоемкость и большиезатраты материала при получении данных о сопротивлении усталости . Этосвязано с тем, что информация осопротивлении усталости материала наразличных ступенях образца можетбыть несопоставимой вследствие несоблюдения условия постоянства критерия подобия усталостного разрушения, Для получения достоверных ре."зультатов испытания .необходимо увеличивать число образцов.ЦелУ изобретения - сокращениетрудоемкости испытания, экономия материала за счет получения данных осопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов.Поставленная цель достигается тем.,что при испытании на изгиб, в образце для испытания материала на сопротивлениее усталости, выполненном ввиде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащейна каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки и 5 10 15 2 О 25 ЗО 35 40 45 5 О 55 предназначенном для испытания при изгибе, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны иэ условия3; 3; = соп 51 при З; д1,5,где г 1 и р,; - внутренний диаметр и радиус кольцевой выточкисоот ветст венно;Р- диаметр 1 -й ступени.По второму варианту указанная цельдостигается тем, что, при испытаниина растяжение и круцение, в Образцедля испытания материала на сопротивление усталости, выполненном ваиде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащейна каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки ипредназначенном для испытания прирастяжении и кручении, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряженийвыбраны из условияРсоп 5 1 при 2 с 11 ф 5Кргде- коэффициент(1 =1 для обра.цэнэ растяжение, К =2 для образца на кручение,На чертеже изображен образец дляиспытания материала на сопротивлениеусталости.Образец выполнен в виде цилиндрического стержня с захватными участками 1 и 2 со ступенчатой рабочейчастью. На каждой -й ступени 3 рабочей части выполнен концентратор напряжений в виде кольцевой выточкирадиусом 1 . Диаметр 2 1-й ступени3 и внутренний диаметр д кольцевойвыточки удовлетворяют соотношениюО о; 1,5.В том случае, когда образец предназначен для испытания, материала насопротивление усталости при изгибе,при нанесении концентраторов их выполняют таким образом, чтобы удовлетворялось для всех ступений условие(7 =. СОГ 5 т.,Это позволяет выполнить при нагружении образца изгибом условие постоянства критерия /О подобия усталостного разрушения около каждого концентратора ступеней 1 эдесь 1.- периметр области рабочего сечения образца, прилегающей к зоне повышеннойнапряженности; С - относительный градиент главного напряжения 64 в зонеконцентратора) .Составитель М,КузьминТехред А.Бабинец Корректор Л.Патай Редактор Е.Лушникова Заказ 8849/38 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 3 1В том случае, когда образец предназначен для испытания материала насопротивление усталости при растяжении- жатии или кручении, при нанесении концентраторов их выполняюттаки образом, чтобы удовлетворялосьдля всех ступеней условиЯд,.рзСОЛ,д; Дрпоз вопяет Выполнит ь при нагружении образца растяжением-.сжатиемили кручением условие постоянствакритерия 1./С.Испытание образца для определениясопротивления усталости осуществляютследующим образом.Образец для испытания на изгибйагружают циклически в условиях чистого или поперечного изгиба в однойплоскости или при его вращении. Приэтом регистрируют нагрузку, числоциклов нагружения и параметры трещинообразования в зонах концентраторов напряжений, По полученным данным строят кривую усталости материала и по ней оценивают сопротивление усталости при изгибе.Образец для испытания на растяжение-сжатие нагружают циклически внаправлении его продольной оси, регистрируют параметры испытания, указанные выше, строят соответствующуюкривую усталости и по ней оцениваютсопротивление усталости при растяжении-сжатии,052925 4Образец для испытания на кручение нагружают циклически крутящиммоментом и по результатам испытанияоценивают усталостную прочность материала при кручении.При соблюдении укаэанных соотно"шений результаты циклических испытаний при различных типах нагрузок могут быть представлены одной кривой 10 усталости материала, так как приэтом выполняется условие постоянства критерия подобия усталостного разрушения . 15 При усталостных испытаниях на ци"линдрический образец могут быть нанесены надрезы не только в видекольцевой выточки, но и другой Фор"мы. В этом случае соотношение между 20 геометрическими параметрами поперечных сечений и концентраторов напряжений выбирают из условия /С=сопэ 1.При усталостных испытаниях плоских образцов соотношение между гео метрическими параметрами поперечныхсечений ступеней и концентраторовнапряжений (в виде сквозного,отверстия, бокового надреза и др.) такжевыбирают условия 1./б сопэй. 30Использование предлагаемого образца позволяет сократить трудоемкость испытания и обеспечивает эко"номию материала для образцов эа счетполучения при испытании сопостави"мых данных об усталостной прочностиисследуемого материала.