Способ определения усталостного повреждения материала при высоких частотах нагружения

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 4 с 01 и 33 ГОсудАРСТ 8 енньй кОмитетпо изОБРетениям и отнРытияПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТОРСКО В 3 Ус тал астот тные испыт нагружени ко,-Киев:зьм 1979,21 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛА Г ЧАСТОТАХ НАГРУЖЕНИЯ 57) Изобретение относи СТАЛОСТНОГО ВЫСОКИХ тся к испыт Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности к способампределени талей с м усталостного повреждения ртенситной структурой. бретения - повышение точеления максимального повалей с мартенситной струк ель и ости о я с буждают цикличе лическо антенным ур ои.На фиг. 1 предстанл ановки для реализации схема ус соба; на сть темп фиг, 2 - типичнаяратуры от числа циУстановка длявключает связанныинитострикционный томера 6, деформаци индукцион милливоль еря СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) 620. 178 (088.8) зависимо екловеализации способас образцом 1 магреобразователь 2,ряжений, ультра 4, антенный датчастотомер 6, ин7, милливольтметртенциометр 10,концентратор 3 нап звуковой генератор чик 5, электронныи дукционный датчик 8, термопару 9, по ниям материалов, к способам определения усталостного повреждения сталей с мартенситной структурой, Цельизобретения - повышение точности определения максимального повреждениясталей с мартенситной структурой, Образец с концентратором циклическинагружают на высокой частоте и фиксируют скачок температуры в зоне иЗлома в момент появления усталостнойтрещины, а по скачку температуры определяют величину удельного объемаусталостной трещины в качестве характеристики усталостного повреждения.2 ил 1 табл. Способ осуществляют следующимразом. Контролируемый образец 1 иэ маренситной стали крепят к концентраору 3 напряжений, магнитострикцинный преобразователь 2 подключаютультразвуковому генератору 4 и возв образце высокочастотныеские колебанияЧастоту цикго нагружения образца измеряюдатчиком 5 с помощью частоАмплитуду колебательнойи по длине образца измеряютныл датчиком 7 с помощьютметра 8,Градуировку датчика 7 амплитудыолебательной деформации проводятпомощью оптического микроскопа,эм я амплитуду смещения торца обазца. При этом для полуволнового обраэца максимальное значение амплитуды колебательной деформации, которое имеет место в центре образца, рассчи. тывают из соотношения Е, = К Р . Во центре образца, где наиболее вероятна поломка образца, проводят измерение температуры и внутреннего трения,В качестве характеристики поврежденности материала в момент разрушения определяют величину удельного объема Ч усталостной трещины из соотношения1 Е 2Чтщит 10 15 где 1 - ширина пластины мартенситав структуре образца;Е - модуль Юнга;Г - частота нагружения; 20Ъ - теплопроводность;Я - добротность колебательнойсистемы;Т - скачок температуры в моментобразования трещины, определяемой с помощью термопары9, которую размещают в зонепредполагаемого разрушенияО моменте появления трещины можносудить по появлению укаэанного скачка температуры,П р и м е р. Определяют усталостную повреждаемость образцов иэ стали30 ХГС 2 НА, подвергнутых поверхностному пластическому упрочнению динамв 35ческим наклепом,которые предваритель"о,но после закалки от температур 870 Сотпускали в интервале температур220 - 320 С.Циклическое нагружение образцапроводят высокочастотной нагрузкойс частотой 20 кГц. Ял этого изготавливают полуволновой образец диаметром 17 мм и длиной 130 мм. Образец крепят к концентратору напряже 45ний экспоненциальной формы. Нагружение образца осуществляют с помощьюмагнитострикционного преобразователяПМС 15 Аи ультразвукового генератора УЗГ 2-4 М. Для определения рабочейчастоты колебаний образца применяютчастотомер злектронносчетный Ч 3-35 А.ЗДС, наводимую в индукционном датчике амплитуды колебательной деформации образца, измеряют с помощью универсального вольтметра В 7-16. В качестве характеристики внутреннеготрения используют величину, обратнуюдобротности Ц ,Для измерения температуры на поверх нос ти обра э ца в центр е по дли не приваривают хромель-копелевую термопару, Изменение температуры в процессе циклического нагружения записывают с помощью потенциометра КСП.Образец нагружают таким образом, чтобы амплитуда смещения на торце20 10 м. При этом амплитуда колебательной деформации в центре образца= 510 . Внутреннее треФние в месте вероятного излома определяют по приросту температуры г за 100 с циклического нагружения образца, Затем циклическое нагружение образца проводят в течение времени, необходимого для образования усталостной трещины. При этом определяют скачок температуры, которым сопровож" дается образование усталостной трещины (фиг, 2).Результаты определения усталостной повреждаемости образца с учетом величины скачка температуры и внутреннего трения приведены в таблице.Результаты определения усталостной повреждаемости по предлагаемому способу и по величине образовавшихся на изломе зон локальной пластической деформации согласуются,Формула изобретенияСпособ определения усталостного повреждения материала при высоких частотах нагружения, заключающийся в том, что в процессе нагружения образца измеряют температуру в месте наибольшего самораэогрева и наибольшую амплитуду деформаций образца, с учетом которых определяют добротность колебательной системы и судят об усталостном повреждении материала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности определения максимального повреждения сталей с мартенситной структурой, определяют момент образования усталостной трещины, в который измеряют скачок температуры, а в качестве характеристики усталостного повреждения определяют величину удельного объема Ч устталостной трещины иэ соотношенияЕ 1 ЕЕЧМ а ее ШШШг ф ЦЪ ЬТТемпература отпуска,То С Величина эоны локальной пластической деформации Ь 10, и нутренее трение10 0 5 1,4 3,2 4,0 220 270 320 3,5 3,7 1,7 ФигР. 5 1516854 где б,- максимальная амплитуда деФормаций; 1 - ширина пластины мартенсита в структуре образца; Е - модуль Юнга;Скачок Удельный темпе- объем ратмиры трещины Т, С 17 10е 6Г - частота нагрузения;( - добротность 1ДТ - скачок температуры вмомент образованиятрещины.