Способ определения термопрочности хрупких материалов

(51) 1., С ГО описдние изоБРетенййВУ считыо тс еряют р еделяеления,расгде е ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 926576, кл. С О 1 И 3/60, 1980.2. Инженерно-Физический журнал, 1972, т. ХХ 11, Иф 2, с. 370 (прототип) .(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕПЕНИЯ ТЕРМОПРОЧНОСТИ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся .в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового О потока, с учетом которой рас вают критерий термопрочности л и ч а ю щ и й с я тем, что целью упрощения способа, изм размеры осколков образца, оп ют моду их массового распред а критерий термопрочности считывают по формуле а, к П 11( - мода массового распределения осколков по разме-. рам; ц, - плотность теплового потока; К : - для образца в виде сфе 2 ф 3 ры; 1,0 для образца в вид цилиндра или пластины.11674Изобретение относится к испытательной технике, в частности к спо собам определения термопрочности хрупких материалов.Известен способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, что нагревают образец до заданной температуры, создают в нем градиент температуры, вызывающий разрушение образца, 1 О определяют время от момента начала создания градиента температур до момента разрушения образца и разрушающие напряжения, по которым рассчитывают критерий, характери зующий термопрочность материала образца 1 .Недостатком этого способа является его сложность обусловленная тем, что градиент температуры 20 создают путем постепенного удаления с торцов образца г 1 редварительно нанесенной теплоизоляции, а для опре. деления разрушающих напряжений необходимо проводить построение тарировочной кривой зависимости градиента температуры от ширины зоны теплоизоляции на торцах образца и температуры испытаний.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является. способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, что нагревают образец постоянным осесим 35 метричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности.40Для этого определяют предел проч.,ности материала по формуле6 р : О, 119 о Е, (1) где ь(, - коэффициент линейного расширенияя;Е - модуль упругости;Я - плотность теплового потока;л - коэффициент теплопроводности;50Р - радиус цилиндрического образца.После этого определяют критерий термопрочности по формулеЛ 1-р.) Ь,Есгде ь - коэффициент Пуассона 2 1.79 2Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная необходимостью проведения дополнительных измерений величин, характеризующих физико-механические свойства материала образца, а именно коэффициентов теплопроводности, линейного расширения и модуля упругости.Цель изобретения - упрощение способа.Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения термопрочности хрупких материалов, заключающемуся в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, измеряют размеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий термопрочности рассчитывают по формулеЧКф21 где д, - мода массового распределения осколков по размерам; с - плотность теплового потока; Кф: - для образца в виде сферы, 2 1,0 для образца в виде цилиндра или пластины. Экспериментально установлено, что точность определения критерия термопрочности по Формуле (3) не ниже точности определения критерия термопрочности по формуле (2) .Способ осуществляется следующим образом,Образец, например керамический цилиндр, помещают в державку и подвергают нагреву тепловым потоком от источника, например плазмотрона. При этом определяют плотность теплового потока, например, с помощью калориметра. После разрушения образца собирают осколки, измеряют их размеры любым известным методом дисперсного анализа и определяют моду их массового распределенияКритерий термопрочности Х материала рассчитывают по формуле 1 е%КфХФ1167.4 1 О ы,с р Составитель М.МатюшинРедактор Е. Копча Техред Л.Мартяшова Корректор Л. Бескид Заказ 4426/41 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3где д - мода массового распределения осколков по размерам;- плотность теплового потока;К - коэффициент формы образца,который соответственноравен для сферы в ; длягцилиндра или пластины 1,0.Поскольку для испытуемого материала из справочных данных известно оптимальное значение критерия термопрочности, превышение которого свидетельствует о том, что материал является хрупким, то, сравнивая полученное значение критерия термо прочности с оптимальным, определяют соответствует ли испытуемый материал заданным термомеханическим свойствам, т.е. является он хрупким ипи нет. 20П р и м е р. Керамический образец цилиндрической формы закрепляют в державку и подвергают нагреву один из его торцов при помощи высокотемпературного газового потока от злек тродугового плазмотрона. Измеряют плотность теплового потока, которая 79 4составляет 8 10 Вт/м. Осколки после разрушения просеивают и взвешивают. Определяют моду массового распределения осколков и рассчитывают критерий термопрочности М Полученное значение критерия термопрочности сравнивают с оптимальным значением хдля данного материала, известным по справочным данным.Анализ полученных результатов показывает, что т.е. полученное значение критериятермопрочности больше его оптимального значения. 1Таким образом установлено, что материал образца является хрупким.Изобретение позволяет упростить процесс определения термопрочности за счет того, что не требуется дополнительного определения физико- механических характеристик материала образцов при расчете критерия термопрочности.