Способ механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость

(5 )5 6 01 Й 3/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О(71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 489986, кл. О 01 й 3/00, 1971,(54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ХРУПКОЕ РАЗРУШЕНИЕ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ(57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано длямеханических испытаний материалов нахрупкое разрушение и трещиностойкость.Цель изобретения - повышение точностиоценки предельного состояния материалана стадии образования и развития трещин.В пазу полуматрицы 1 устанавливают двояковыпуклую линзу 2 из упругого материалас центральным отверстием, в верхней и нижней частях которой последовательно размещают центрирующую прокладку 3, упор 4, компенсирующую прокладку 5, опоры 6, образец 7 с надрезом 8 и датчиками 11, а также фигурную прокладку 9 с отверстием, в котором установлен пуансон 10. На линзу 2 устанавливают полуматрицу 12, отверстие 13 которой предназначено для электоровводов датчиков 11, Нагружение образца 7 осуществляют путем приложения сжимающих усилий к полуматрицам 1, 12 и создания внешнего давления в линзе 2. О характеристиках материала судят по степени смыкания или раскрытия трещины, что увеличивает его сопротивляемость хрупкому разрушению, повышает трещиностойкость и позволяет менять характер напряженного состояния в локальной области возникновения и развития трещины, что повышает точность оценки предельного состояния. материала на стадии образования и развития трещин. 1 ил.Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам механических испытаний материалов на хрупкоеразрушение и трещиностойкость.Цель изобретения - повышение точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развитиятрещин,На чертеже изображена схема реализации описываемого способа,Способ осуществляется следующим образом.Полуматрицу 1 с фигурным пазом устанавливают на столе силового пресса (непоказан), В пазу полуматрицы 1 устанавливают упругий передающий элемент, выполненный в виде двояковыпуклой линзы 2 сцентральным отверстием, В одной частилинзы 2 последовательно размещают центрирующую прокладку 3, упор 4 и компенсирующую прокладку 5, на которойустанавливают опоры 6 для образца 1 спредварительно изготовленным инициирующим надрезом 8. В другой части линзы 2последовательно размещают фигурнуюпрокладку 9 с центральным вырезом, в котором устанавливают пуансон 10, предназначенный для взаимодействия с образцом 7со стороны, противоположной надрезу 8.На образце 7 предварительно закрепляютдатчики 11. На линзу 2 устанавливают полуматрицу 12 с центральным отверстием 13для электровводов датчиков 11.После сборки элементов упругого передающего элемента с образцом 7 и полуматрицами 1 и 12 осуществляют нагружениеобразца 7 путем приложения сжимающегоусилия к полуматрицам 1 и 12, При этомсоздается внешнее давление в линзе 2, арасположенные в отверстии последней прокладки 3, 5, 9 и упор 4 позволяют осуществить силовой контакт пуансона 10 собразцом 7 и получить при этом требуемыйуровень внешнего давления. Увеличениепоперечной изгибающей силы зависит ототношения площадей контакта пуансона 10и площади контакта последнего с прокладкой 9, а также от отношения упругих характеристик пуансона 10 и линзы 2,Интенсивность нагружения определяетсятакже толщиной прокладок 3, 5 и 9 и ихмеханическими свойствами. Изменениемэтих параметров осуществляют испытаниеобразцов на хрупкое разрушение и трещиностойкость при различных напряженныхсостояниях и различных условиях внешнегодавления. В процессе испытания в качествехарактеристик материала образца 7 испол ьзуют степень смыкания исходного надреза8 от воздействия внешнего давления или5 10 15 20 Размеры и форма надреза и размеры усталостной трещины: 1 х 8 мм, 30, = 2.0 мм. 50 55 25 30 35 40 45 степень раскрытия надреза 8 от изгиба, по которым судят о свойствах материала.При испытании образцов на осевое растяжение плоских образцов с центральной трещиной, осевое растяжение цилиндрических образцов с кольцевой трещиной, внецентренное растяжение образцов с краевой трещиной, на осевое сжатие, используют упоры и прокладки соответствующей формы, для которых в упругом передающем элементе изготавливают соответствующие вырезы и отверстия.П р и м е р. Проводились механические испытания стандартных макрообразцов размером 10 х 20 х 50 мм, изготовленных из сверхтвердых и особопрочных материалов на поперечный изгиб под давлением до 100 кбар для определения характеристик хрупкого разрушения и трещиностойкости. Расстояние между опорами 40 мм. Размеры двояковыпуклой линзы упругого передающего элемента: диаметр 120 - 150 мм, толщина 40-50 мм, размер центрэльнрго отверстия 10 х 50 мм. Для создания давления в линзе до 100 кбар использовался пресс усилием 10 тыс,т. При этом максимальная величина поперечной изгибающей нагрузки составила 5-10 т.Наличие высокого внешнего давления в ряде случаев приводило к хрупкопластическому разрушению или к классической схеме изгибной деформации образцов. При давлении в 100 кбар прочность материала образцов возросла в 2-5 раз.Таким образом, использование в способе внешнего давления, обеспечивающего увеличение сопротивляемости хрупкому разрушению и увеличению трещиностойкости позволяет менять характер напряженно о состояния в локальной области возникновения и развития трещины, что повышает точность оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин. Формула изобретения Способ механических испытаний материалов на хрупкое разрушение и трещиностойкость, по которому устанавливают образец с трещиной на опорах, нагружают его при помощи упругого передающего элемента и пуансона изгибающей нагрузкой до разрушения и определяют характеристики разрушения, по которым судят о свойствах материала, о т л и ч ч к щ и й с я тем, что, с целью повышения точности оценки предельного состояния материала на стадии образования и развития трещин, упругий1619110 Составитель М.МатюшинТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор В,Данко Заказ 40 Тираж " ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 передающий элемент выполняют из двух частей, опоры размещают при поглощи соответствующих упоров и фигурных прокладок в одной части упругого элемента, пуансон при помощи соответствующих прокладок размещают в фигурном отверстии другой части упругого элемента. части упругого элемента устанавливают в фигурных пазах полуматриц для создания давления. нагружение образца осуществляют путем приложения сжимающего усилия к полуматрицам и создания внешнего давления в упругом элементе. а в 5 качестве характеристик разрушения используют степень смыкания исходной трещины от воздействия внешнего давления и степень раскрытия трещины от изгиба.