Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений

,ч ЗО 3 С 01 И 3/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙи(53) 620,178.311.4(0888) (56) 1. Андреев А.В. Инженерные ме- . тоды определения концентрации напряжений в деталях машин. И., "Машиностроение", 1976, с. 21-22.2, Авторское свидетельство СССР У 917046, кл. С 01 И 3/ОО, 1978 (прототип) .(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИ ЧЕСКОГО КОЭффИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ, по которому измеряют числациклов нагружения до усталостногоразрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений при равенстве номиналь ных напряжений и путем их сравненияопределяют теоретический коэффициентконцентрации напряжений исследуемогоконцентратора, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости путем сокращения количества образцов и длительности испыта ний, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, прерывают нагружение каждый раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффициента к концентрации напряжений исследуемого концентратора как величину, находящуюся в интервале К ( К(К,где Ки известные значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа М, и К циклов нагружения до возникновения трещины у которых наиболее .близки к числу М, циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этомМ,.11 З 6 ЗЬИзобретеупе относится к исследованию прочностных свойств материала иконструктивных элементов, а именно кспособам определения теоретического коэффициента концентрации напря 5жений,Известен способ определения теоретического коэффициента концентрациинапряженйй, заключающийся в том, чтоподвергают исследованию напряженноесостояние модели детали, выполненнойиз органического стекла. При этом собеих сторон модели наклеивают тензодатчики, измеряют деформации и пополученным данным рассчитывают напря жение и теоретический коэффициентконцентрации напряжений1 3.Недостатком известного способаявляется его невысокая точность,связанная с тем, что напряжения определяют на модели, а не на реальномобразце или детали.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений, согласно которому измеряют числа цикловнагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого30концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрациинапряжений при равенстве номинальныхнапряжений и путем их сравнения определяют теоретический коэФфициентконцентрации напряжений исследуемого концентратора 2 1.Недостатком известного способаявляется еготрудоемкость, обусловленная проведением испытания несколь ких образцов.Цель изобретения - уменьшение трудоемкости путем сокращения количест,ва образцов и длительности испытаний. 45Указанная цель достигается тем,что согласно способу определениятеоретического коэффициента концентрации напряжений, по которому измеряют числа циклов нагружения до уста алостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и взоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициентаконцентрации напряжений на равенстве 55номинальных напряжений и путем ихсравнения определяют теоретическийкоэффициент концентрации напряжений О 2исследуемого концентратора, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, прерывают нагружение каждый раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины, затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновениятрещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффи- циента К концентрации напряжений исследуемого концентратора как величину, находящуюся в интервале К,(К К, где К ц К - известные з:ачения теоретическйх коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа И и М циклов нагружения по возникновения трещин у которых наиболее близки к числу М циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этом М, )м й.Этот способ позволяет производить одновременное нагружение в зонах различных концентраторов и определить искомый коэффициент концентрации напряжений при испытании одного образца.Способ осуществляют следующим образом.На образец наносят исследуемый концентратор и концентраторы, для которых значения теоретического коэффициента концентрации напряжений известны, но имеют различные значения, изменяющиеся от некоторого минимального до максимального значения с определенным шагом. Глубину концентраторов выбирают такой, чтобы номинальные напряжения в сечениях, где выполнены различные концентраторы, были одинаковы. Образец нагружают и измеряют число циклов нагружения до появления трещины в зоне концентратора с наибольшим теоретическим коэффициентом концентрации напряжений. Во избежание дальнейшего распространения этой трещины нагружение образца прерывают и производят торможение трещины каким-либо способом, например обкаткой роликом зоны образца, непосредственно прилегающей к образовавшейся трещине, и зоны возможного распространения трещины, Затем продолжают нагружение образца до возникновения трещины у другого концентрато1116350 Составитель М.КузьминРедактор Л,Веселовская Техред Л,Коцюбняк Корректор В.Синицкая Заказ 6922/35 Тираж 822ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ра, вновь регистрируют число циклов нагружения и тормозят возникшую трещину и так продолжают испытание до возникновения трещин у всех концентраторов напряжений.5Значение теоретического коэффициента концентрации напряжений исследуемого концентратора определяют как величину, находящуюся в интервале К( К К Значения К, и К принимают .1 п равными известным значениям теоретических коэффициентов концентрации напряжений для двух концентраторов, разрушение материала в зонах которых потребовало числа Я, и И, циклов нагружения, наиболее близкие к числу М циклов нагружения, до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этом М 7 й,м, .П р и м е р. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев пилы, На образец из стали 65 Г толщиной 10 мм наносят исследуемый концентратор и концентраторы в виде щелевидных надрезов с различными радиусами у кривизны: р =5; 5,5; 6;6,5 и 7 мм. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений для этих надрезов: К=2,65; 2,55; 2,45;2,35 и 2,25 соответственно. Усталостное нагружение по схеме чистого изгиба осуществляют на испытательной машине МУП. Максимальное напряжение цикла 350 МПа, коэффициент асимметрии цикла 0,1. Торможение трещины производят обкаткой роликом (диаметр 70 мм, профипьный радиус 1,2 мм) с усилием обкатки 2 кН, Трещина в зоне исследуемого концентратора образуется при ы, =0,29 10 . М,=0,33 10 ь И=0,27 10 . Следовательно, 2,55 К( (2,45.Изобретение позволяет снизить трудоемкость определения теоретическогокоэффициента концентрации напряжений и не требует использования специальной аппаратуры.