Способ испытания материалов на усталостьпри поперечном изгибе

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциалнстичеснннРеспублик и 847154(5), л. 501 М 3/32 Гасударственный квинтет СССР по делам нзебретеннй н вткрытнйРЗ) УДК 620. 3,78. . 322.3(088,8) Дата опубликования описания 16.07,81(72) Авторы изобретения В. А. Кузьменко, А. Г. Трапезон и Н. Н, Письменный Институт проблем прочности АН Украинской ССР( 54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ИЗГИБЕИзобретение относится к исследованиюпрочностных свойств материалов, а именно к способам испытания на усталость,и может найти применение при изученииусталостной прочности широкого классаконструкционных материалов.Известен способ испытания материаловна усталость, по ко:орому образец в видеклитта закрепляют консольно и возбуждаютего резонансные колебания Щ,Недостатком данного способа являетсяего невысокая точность определения раэрушающих напряжений, связанная с отсутствием обусловленного места разрушениярабочей части образца.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способиспытания материалов на усталость припоперечном изгибе, по которому обрюецв виде ступенчатого стержня закрепляютконсольно и возбуждают его резонансныеколебания по второй форме, а место перехода ступеней образца выполняют сгалтелью 21 2Реализация способа осложняется подбором радиуса галтели, обеспечивающегоразрушения образца вдали от сечениязаделки и доцускающего возможностьпутем различных допущений для приближенного расчета разрушающих напряжений.В связи с этими причинами затрудняетсяпрогнозирование места вероятного появления усталостной трещины, что суще- . ственно осложтиет экспериментальное ф исследование кинетики роста усталостнойтрещкны и снижает точность определенияразрушающих напряжений. Необходимостьобработки галтельного . перехода до вы-сокого класса шероховатости усшзкняеттехнологию изготовления образцов, вособенности иэ хрупких неметаллическихматериалов.Вель изобретения - пошшение точнооти определения разрушающих напряженийи упрощение технологии изготовленияобраэцйеПоставленная цепь достигается тем,что используют образец с безгалтельным30 3 847 1дереходом между ступенями, в расстоянизот места перехода до сечения заделкии размеры участков консольной частиопределяют так, чтобы место переходанаходилось в узле напряжения,На чертеже представлен консольво5закрепленный образец в виде ступенчатого стержня.Сбразец может быть постоянной тсащины или постоянной ширины, круглого . 10или трубчатого поперечного сечения, свнешним или внутренним переходом, с различной геометрической формой для каждо,го из участков.Способ реализуется надример, дляплоского образца постоянной толщиныследующим образом.Образец 3. в виде ступенчатого стержня с безгалтельным переходом 2 устанавливают консольно и возбуждают резонанс 30ные колебания образца 3. по второй форме,расстояние 1 от места перехода 2 досечения 3 заделки образца 3. и размеры0, Ь и Ь участков 4 и 8 консольнойчасти определяют так, чтобы место перехода 2 находилось в узле напряжений.Для этого решают уравнение собственных колебаний для каждого из участков4 и 5 образца Ха к ю-о Ю1,йгдепрогиб образца,4/ щ р,а- площадь поперечного сеченияучастков;- моменты инерции участков;40Е - модуль Юнга.,Производя стыковку решений дляучастков 4 и 8 образца 3. по прогибам,углам поворота сечений, изгибающиммоментам и перерезывающим силам, а 45также используя условие равенства нулюнапряжений в месте перехода 2, задаваясьчастотой и толщиной образца, определяютиз решения системы алгебраических уравнекий параметры К, длины участков 50образца Ю 4, 82 и постоянные интегрирования, входящие в рещение уравнений (3.).Используя далее соотношения (2) ипринимая во внимание геометрическую 84 . 4форму образца, -определяют например,для плоского образца размеры Ь и Ь.Испытании образцов производят следующим образом.Закрепляют консольно образец, 3. так,чтобы место перехода 2 находилось нарассчитанном расстоянии 64 от сеченйя:3 заделки. Затем возбуждают колебанияи, плавно меняя частоту в области принятого значения О), получают вторую формурезонансных колебаний. Замеряют амплитуду колебаний свободного конца образца3. при помощи микроскопа и по зависи.мостям, связывающим постоянные интегри.рования с амплитудой свободного конца,определяют напряжения в образце. Порезультатам испытаний необходимогоколичества образцов при различных ампли-.тудах напряжений строят усталостнуюкривую,При реализации способа появляетсявозможность аналитического расчета величины разрушающих напряжений, чтоупрощает проведение испытаний,формула изобретенияСпособ испытания материалов на усталость,при поперечном изгибе, по которомуобразец в виде ступенчатого стержня эакрепляют консольно и возбуждают егорезонансные колебания по второй форме,"отличающийсятем, что,сцелью повышения точности определения. разрушающий напряжений и упрощениитехнологии изготовления образца, исполь-зуют образец с безгалтельным переходоммежду ступенями, а расстояние от местаперехода до сечения заделки и размерыучастков консольной части определяюттак, чтобы место перехода находилосьв узле напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе3., Кузьменко В. А., Письменный Н. Н.Исследования усталостной прочностистекла при высоких частотах циклического изгиба. - Усталостная прочность материалов и элементов конструкций призвуковых и ультразвуковых частотах нагружения. К., "Наукова думка, 3.877,с, 3.3.6-120.2. Троян И. А. Приспособление длявысокочастотных усталостных испытанийна изгиб. - фЗаводская лаборатория",1965, Мо 4, с. 497-498 (прототип),филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель А. ЗайцевКорректор С. КорниенкоРедактор Н. Воловик Техред .А, ВабинецТ 907 ПодписноеЗаказ 5474/68 ТиражВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13.3035, Москва, Ж, Раушская наб., д,наб. д. 4/54