Способ определения порогового коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении

(56) Методические указания, Расчетыи испытания на прочность, Методымеханических испытаний металлов,Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении, РД. 50-345-82,М.: Изд-во стандартов, 1983, с.96,(5 к опреристик етение относится ханических харакк способам испь а трещиностойкос еле ни таний ма ь. Цель материал териалов зобрете повьппение точност ещин(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВОГОКОЭФФИЦИЕНТА ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ Изобретени механичес братносится к о е пособ реал след ующ х характеристик матезо образецедварите риалов, к способам лов на трещиностой испытании материаость,- повышение точЦель изоости за сч ения обеспечени тановки трещины после коэффициента ний (КИН),На чертеже менения нагруУстройство ба служит исп достижения порогового интенсивности напряжеавлен график изк длятате изации спо ьная машина дляний образцов,снаб циклических гружами нн измерения длиными нагрузки,щины и дат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С счет обеспечения остано после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений.Образец материала с концентратором в виде наведенной трещины нагружают поэтапно, ступенчато увеличивая максимальную нагрузку цикла, На первомэтапе к образцу прикладывают пульсирующую нагрузку сжатия и сохраняютнижнюю границу цикла на последующихэтапах, Определяют максимальную нагрузку последнего этапа, при которомтрещина останавливалась, и определяют по ней с учетом длины трещины пороговый коэффициент интенсивностинапряжений1 ил 1 табл,Испытанию подвергают с концентратором в виде пр лько наведенной трещины,На первом этапе прикладывают сжимающую нагрузку, которая приводит к образованию у вершины надреза эоны пластической деформации, в пределах которой существуют остаточные растягивающие напряжения, Под действием внешней нагрузки происходит циклическое изменение величины растягивающих напряжений, что обусловливает инициирование трещины и ее развитие, С ростом трещины ее вершина выходит иэзоны действия остаточных напряжений,их уровень у вершины трещины уменьшается и при их величине, недостаточной для развития трещины, последняяостанавливается, На втором этапенагружения увеличивают размах нагрузки при неизменной величине сжимающейсоставляющей нагрузки. В результатенапряжения от растягивающей составляю щей нагрузки суммируются с остаточными напряжениями, что приводит квозобновлению роста трещины, котораявпоследствии останавливается из-задальнейшего уменьшения остаточныхнапряжений с увеличением длины трещины и т.д, Й выходе вершины трещины иззоны действия остаточных напряженийсвидетельствует отсутствие остановкитрещины, что предопределяет последний 20этап нагружения, в котором развитиетрещины происходит только под действием растягивающей составляющей нагрузки, В результате по длине трещины,соответствующей последней ее остановке роста - концу предпоследнего этапа, и нагрузке на этом этапе, используя известные зависимости, определяютпороговый КИН (при нагрузке последнего этапа трещина непрерывно развивается, т,евеличина КИН превосходитпороговое значение).Предлагаемый способ опробован набалочных образцах,прямоугольного поперечного сечения (длина образцов160 мм, высота 14,5 мм, ширина 5,5 мм),35Материал - сталь СЗК 22 Н 6 М 2,Испытывали две партии образцов содносторонним боковым надрезом,циклически нагружаемые на установке с жестким типом нагружения по схеме консольного изгиба с частотой 10 Гц, За развитием трещины наблюдали по боковымповерхностям образца с помощью катетометра КМ, Образцы иэ первой партии в количестве 5 штук нагружалипульсирующим растяжением до зарождения трещины с последующим понижениемнагрузки ступенями на 10 - 15 Х послеприроста трещины не менее 0,2 мм, а-ь50при скоростях ниже 10 мм/цикл не более чем на 5 Х, с сохранением асимметрии нагружения. Уровень КИН, соответствующий остановке трещины или скорости ее роста не более 10 мм/цикл,при 55нимали за пороговый, Длительностьиспытаний одного образца составляла1,5 - 2 млы,циклов, Образцы из второйпартии в количестве 5 штук нагружалисогласно предлагаемому способу вначале пульсирующим сжатием до зарождения трещины, а в последующем после каждой остановки трещины увеличивали на 5 Х размах нагрузки при неизменной величине сжимающей составляющей нагрузки. Испытания продолжали до прекращения остановок трещины,а по нагрузке и длине трещины,соответствующих последней остановке, определяли пороговый КИН. Длительность испытаний одного образца составляла 0,5 - 0,7 млн, цикловРезультаты испытаний сведены в таблицу, из которой следует хорошая сопоставимость результатов, полученных различными способами,при этом разброс данных испытаний образцов по, предлагаемому способу меньше. Партия Величины порогового КИН образ- каждого образца, МПа 1 м цов, 91 6,2; 6,6; 6,3; 6,7; 6,6 Формула изобретенияСпособ определения порогового коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении, заключающийся в том, что к образцу с концентратором в виде предварительно наведенной усталостной трещины поэтапно прикладывают нагрузку, поддерживают амплитуду нагрузки на каждом этапе постоянной, ступенчато изменяют ее при переходе к следующему этапу и иэ - меряют длину трещины, а о пороговом коэффициенте интенсивности напряжений судят с учетом длины трещины по максимальной растягивающей нагрузке цикла, соответствующей остановке трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения остановки трещины после достижения порогового коэффициента интенсивности напряжений,на первом этапе к образцу прикладывают пульсирующую сжимающую нагрузку до момента остановки трещины, ступенчатое изменение нагрузки осуществляют путем увеличения максимальной нагрузки цикла при постоянстве минимальной нагрузки, а в качестве максимальнойакаэ 7214/37 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 5 1525547 6нагрузки, соответствующей остановке руэку последнего этапа при котором9трещины, определяют максимальную наг- трещина останавливается,