Способ оценки циклической трещиностойкости материалов

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО ЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А,Н.Романов, О.В.Иванова, Б,Ф,Шипов, Ю.К.Штовба В.М.Юнин и В.Г.Кудрящов (56) Методические указания. Расчеты и испытания на прочность.Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении.РД 50-345-82. М., Издательство стандартов, 1983, с,95.(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области материаловедения, может быть использовано для оценки циклической трещиностойкости Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано для испытания материалов и элементов конструкций, в частности для оценки циклической трещиностойкости конструкционных материалов после различных технологиче- ских операций,Цель изобретения - повышение производительности путем исключения необходимости нагружения образцов на участках неустойчивого роста трещины,Повышение производительности способа позволяет резко сократить длительность испытаний, уменьшить расход электроэнергии и сократить численность обслуживающего персонала. Кроме того, способ позволяет определять циклическую трещиконструкционных материалов после различных технологических операций и позволяет повысить производительность путем искл ючения необходимости нагружения образцов на участках неустойчивого роста трещины, Для каждого образца определяют скорость роста трещины по ее длине, с учетом которой определяют коэффициент интенсивности напряжений:, по которому судят о трещиностойкости. Нагружение осуществляют до достижения скорости роста трещины порогового значения и определяют зависимость критической длины трещины от напряжения и пороговую длину трещины с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением в момент лока)ьного упругопластического перехода и определяют коэффициент интенсивности напряжений по соответствующим соотношениям. 2 ил. ностойкость материалов при различных температурах,Описание способа оценки циклической трещиностойкости материалов сопровождается двумя фигурамигде на фиг,1 представленалинейная зависимость критической длины трещины от относительного начального номинального напряжения о, О, с помощью которой определяют координаты пороговой точки локального упругопластического перехода т,Р, а на фиг,2 представлена инвариантная кинетическая диаграмма усталостного разрушения, где точки Р и.С определяют нижнюю и верхнюю границы упругопластического перехода,Предложенный способ осуществляют следующим образом: партию одинаковых образцов в количестве 4 - 5 штук толщиной1-2 мм, длиной 100. - 150 мм и шириной 10 - 20 мм с боковым или центральным надрезом длиной 1-2 мм нагружают при различных для каждого образца в условиях повторного циклического растяжения с ко. эффициентомасимметрии В=0,2 прилюбой частоте 1 из диапазона 10-100 Гц, напрймер при 1 25 Гц. При этом нагрузку, начальное номинальное напряжение Ъ, для каждогообразца выбирают из диапазона он= (0,1- 0,5) огде о - пределтекучести материала при одноосномрастяжении, определенный для данной температуры испытания. Для каждого образца определяют скорость рос .та трещины.по ее длйне, При этом нагружение осуществляют до достижения скорости . роста трещины порогового значения и определяют при этом критическую длину трещины " отвечающую достижению этой 20 пороговой скорости Ч, которая характери. .зует локальный упругопластический переход и принимает значения 1 10, 2,2510,510.в м/цикл, для сплавов железа, титана,и алюминия соответственно , . 25Далее определяют зависиМость критическойдлинйтрещины" от относительного .начального номинального напряженияо ф " а/%, используя результаты испы-;таний всех образцов партий, опоеделяют Э 0в соответствии со схемой на фиг.1 параметры (ай.,п, (он)аах, а,ф где а=В/о") - - (о ) .) р.- В/(о. О)Вхарактерная ширина образца (для образца З 5с центральным надрезом характерная ши-рина образца равна его полуширине, дляобразца с боковым надрезом - ширине образца).Далее методом последовательных приближений определяют пороговую. длину.трещины р с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением яро+ в момент локальногоупругопластического. перехода (т. Р на фиг.1 45и 2) исходя из основного уравнения линейной мехайики разрушения К-акр. ук у(Лк), гдв у(Л+) - коэффициент, учитывающий геометрию образца, и условия подобия локального напряженного 50состояния в этот момент, характеризуемогодвумя условиями: Ч = Ч = сопз 1 и К = К =сопзт, где Ч - скорость роста трещины.Ч - пороговая скорость роста трещины,К - коэффициент интенсивности напряжений (КИН), К - пороговое значение КИНкоторое составляет.27,2; 17,7; 5,1 МПа,мдля сплавов железа, ти.ана и алюминия соответственно. Коэффициент интенсивности напряжений Кс, по которому судят о трещиностойкости материала, определяют исходя из. условия постоянства отношения длины трещины к ширине образца Л для нижней (т.Р, и верхней (Т.С, фиг.2) границ упругопластического перехода, по соотношенйям Кгс =,осу (Л к ) 1 В ах (1 + р- ) - а о,3,Ос йс /%где огс - " (1 +) - пороговое на 1+ крчальное номинальное напряжение, отвечающее т.С;о - предел текучести при одноосном растяжении при температуре испытания;у(Л+) - коэффициент, учитывающий геометрию образца;Л= р/В = с/Вшах =сопзт- отношение длины трещины к ширине образца;Вшах = Жр ро - максимальная ширина образца, вплоть до которой упругопластический переход чувствителен к ширине образца;а; Ро - показатели кривой зависимости критической длины трещины от напряжения (фиг,1)В - характерная ширина образца: Жр =ор /% кр = р /О 1 рФормула изобретения Способ оценки циклической трещиностойкости материалов, заключающийся в том, что партию одинаковых образцов нагружают при различных нагрузках, для каждого образца определяют скорость роста трещины по ее длине, с учетом которой определяют коэффициент интенсивности напряжений, по которому судят о трещиностойкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности путем исключения необходимости погружения образцов на участках неустойчивого роста трещины, нагружение осуществляют до достижения скоростью роста трещины порогового значения, определяют зависимость критической длины трещины от относительного начального номинального напряжения и пороговую длину трещины с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением в момент локального упругопластического перехода, а коэффициент интенсивности напряжений определяют по следующему соотношению:Кс =огс у(Лх ) Веах (1 +р-) аос 1 йс = огс /от;-огде ос - относительное начальное номинальное напряжение;Составитель О. ИвановаТехред М.Моргентал Корректор С. Лисина Редактор Заказ 766 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Ж, - пороговое начальное номинальное напряжение;а, - предел текучести материала при одноосном растяжении; 1 - отношение длины трещины к ширине образца,Вмшс - .максимальная ширина образца,вплоть до которой упругопластический пе 5 реход чувствителен.к ширине образца;а, Д - показатели кривой зависимостикритической длийы от напряжения.