Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагружении

(71) Институт проблем пр(57) Изобретение относится к технике испытаний материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении, Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца.На поверхности образца в зоне концентрации наносят две метки, Циклически нагружают образец без создания неупругих деформаций и освещают образец пульсирующим светом удвоенной частоты, Совмещают изображениякаждой метки и увеличивают уровень нагрузки.О неупругой деформации судят по расстоянию между изображениями меток, 3 ил. чности АН УССРитченко и А,А.Го(56) Авторское свидетель М 1568695, кл, 6 01 М 3/ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ НЕУПРУГОЙ ДЕФОРМА ЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ тво СССР2, 1988.НИЯ ВЕЛИЧИЦИИ ПРИ ЦИКЛ ойством для освеИзобретение относится к испытаниям материалов, к способам определения неупругих деформаций в металлах при циклическом нагружении.Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения искажений результата, связанных с разгрузкой образца.На фиг.1 приведена схема циклического нагружения консольно закрепленного образца растяжением-сжатием нагрузкой Р; на фиг.2 - зависимость перемещения метки А, обусловленного циклической нагрузкой Р, от времени; на фиг,3 - схема измерения неупругой деформации в зоне концентратора напряжения при циклическом нагружении с помощью двух меток Б и В.Для реализации способа используется испытательная машина, позволяющая циклически нагружать образец, приспособление для нанесения меток (например, микротвердомер типа ПМТ-З), устройство для освещения образца пульсирующим светом и устройство для регистрации изобраГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ жения, связанное с устрщения,Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при использовании пульсирующего (стробоскопического) освещения, имеющего определенный сдвиг фазы вспышек и удвоенную частоту по отношению к циклическому нагружению, а также с помощью нанесенных на поверхность образца в непосредственной близости от вершины концентратора напряжений двух меток, измеряют перемещение последних в момент, когда нагрузка принимает нулевое значение, По замеренным перемещениям меток определяют величину неупругой деформации за цикл в локальной зоне у вершины концентратора напряжений.Способ реализуется следующим образом.Для упрощения рассмотрим сначала пример реаЛизации способа при наличии одной метки А на поверхности образца (фиг,1 и 2), К образцу прикладывают цикли 1663492ческую нагрузку, вызывающую упругие деформации, и освещают метку стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения. В результате наблюдают два изображения метки А. В зависимости от сдвига фазы авспышек стробоскопического света по отношению к циклической нагрузке наблюдают два различных иэображения метки А: 1 -1, 2-2 и т.д. Далее подбирают такой сдвиг Фазы а при котором оба изображения метки 3-3 сольются в одно. Это означает, что вспышки стробоскопического света производятся в момент, когда амплитуда нагрузки принимает нулевое значение. Если теперь увеличить нагрузку до величины, вызывающей неупругие деформации в образце, и осветить метку стробоскопическим светом удвоенной частоты и со сдвигом фазы а вспышек по отношению к частоте и сдвигу фазы нагружения, то в поле зрения наблюдают два изображения метки.сс ррА - д -3, расстояние между которыми соответствует неупругой составляющей размаха полного перемещения метки А при циклической нагрузке Р (фиг.2); В этом случае величина неупругой деформации за цикл определяется по следующей формуле;дАнгде- расстояние от метки до эащемления, т.е. база измерения.Для измерения величины неупругой деформации за цикл в,локальной зоне, например, в вершине концентратора напряжения (фиг.3) на поверхность образца в исследуемой области наносят (с помощью, например, микротвердомера ПМТ) две метки Б и В на расстоянии о друг от друга (при использовании микротвердомера ПМТметки можно наносить на расстоянии 0,01 мм и более). При упругом деформировании исследуемой локальной зоны производят освещение меток стробоскопическим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, изменяют сдвиг фазы вспышек таким образом, чтобы в поле зрения (наблюдение за метками проводят с помощью микроскопа, который на чертеже не показан) находились только по одному изображению каждой метки Б и В. В случае неупругого деформирования исследуемой локальной области в пале зрения будут находиться по Р Г два изображения каждой метки - Б-Б и 1В-В, измерив расстояние между которыми дй и дй Определяют"величину неупругой деформации за цикл по следующей Формуле дй-дй о 10Предлагаемый способ определения величины неупругой деформации по сравнению с прототипом обеспечивает возможность измерения неупругих деформаций эа цикл в локальных зонах, например в вершине геометрического концентратора напряжения, в вершине трещины, в зонах концентрации напряжений, обусловленных .неоднородностью структуры материала. База измерения неупругой деформации в соответствии с предлагаемым способом при использовании микротвердомера ПМТсоставляет 0,01 мм и выше, в то время как минимальная база измерения неупругойдеформации в соответствии в соответствии с существующими методами ограничивается минимальной базой тенэорезисторов и составляет 0,5 мм,Формула изобретения Способ определения величины неупругой деформации при циклическом нагружении, заключающийся в том, что образец циклически нагружают.при постоянной амплитуде цикла в области неупругих деформаций и регистрируют параметр деформации на поверхности образца, по которому определяют величину неупругой деформации; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности перед нагружением, вызывающим неупругие деформации в зоне концентрации деформации, на поверхность образца наносят две метки, нагружают циклической нагрузкой в области упругих деформации с частотой, равной ча стоте нагружения в области неупругих деФормаций, освещают его поверхность пульсирующим светом с частотой, в два раза превышающей частоту нагружения, и совмещают изображения каждой из меток пу тем изменения сдвига фазы освещенияотносительно циклического нагружения, а в качестве параметра деформации измеряют расстояние между изображениями меток при нагружении, вызывающем неупругие 55 деформации.1663492 Ю 8 Корректор В.Гирняк Горва еда аказ 2260 Тираж 395 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Состав Техред ль Д,ПоспелМорге нтал