Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОБУСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Свез .СоветсникСецнаектнчеснниРесаубев щ 91 7046(22) Заявлено 090178 (21) 2568192/25-28 с присоединением заявки М а О 1 И 3/00 Государственный комитет СССР ио деяам изобретеиий и открытий(23) Приоритет Опубликовано ЗОЛ 3,82. Бюллетень Йо 12 533 УДК 620.1(088.8) Дата опубликования описания 30. 03. 82) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГ КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ Изобрете ванию Физич и может быт ления коэфф пряжений на ие относится к нсслеМ; ских свойств вещества использовано для опреде., циента концентрации йаобразцах. Известен способ определения Коэффициента концентрации, при котором подвергают исследованию напряженное состояние модели детали, изготовлен-, ной иэ органического стекла. Для выявления более точной и полной картины распределения напряжений с обеи сторон модели наклеивают теиэодатчики. Деформации замеряют прибором и по его показаниям рассчитывают напряжения 1.Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности и достигаемому результату является способ опре- еления теоретического коэффициента концентрации напряжений,при котором на образцы из стали наносят исследуемые концентраторы и подвергают образцы. усталостным испытаниям. На образцы также наклеивают тензодатчики; а в качестве аппаратуры используют электронный измеритель деформаций,по показаниям которого определяют исследуемые напряжения). 3 Недостатками известных способов являются сложность в проведении испытаний и использование большого количества специальной аппаратуры,Цель изобретейия - упрощение аппаратурной оеализацйи.Поставленная цель достигается тем, что в .способе определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный концентратор известной величины, но разной для каждого иэ образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют равным сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значение коэффициента концентрации напряжения исследуемого концентратора. выбирают как величину, лежащую в интервале между значениями коэффициентов, характеризующих дополнительные концентраторы образ" цов, разрушившихся по исследуемому и дополнительному концентраторам напряжений.50 55 60 65 На фиг, 1 и 2 представлены иссле. дуемые образцы.Образцы с исследуемым и дополнительным (эталонным) концентраторами подвергают усталостным испытаниямтак, чтобы номинальные напряжения взоне исследуемого и эталонного концентраторов были равными. Это достигается, например, при испытанииобразцов по схеме чистого изгиба. Образцы доводят до разрушения и оценивают место разрушения, полагая при этом, что разрушение происходит в месте наиболее высокого уровня концентрации напряжений, Испытывают несколько образцов (серию из 3 5 шт.), отличающихся по величине эталонного концентратора. Определяют значение исследуемого концентратора как величину, лежащую в интервале между значением коэффициента, при котором образец разрушается по известному концентратору, и значением, при котором образец разру" шается по исследуемому концентратору. Геометрия известного (эталонного) концентратора, например надрез, должна быть такой, чтобы на разных образцах обеспечить разные значения коэффициента, изменяющиеся с определенным шагом. При этом должно соблюдаться условиеффф 1.И ЦССЛ ИчОХ где К л" и К ф" - соответственно минимальное и максимальное значенияэталонного коэффициента концентрациинапряжений;К - значение исследуемого коэффициентаконцентрации напряжений.Путем сравнения мест разрушения методом последовательного приближения устанавливают значение теоретического коэффициента концентрации напряжений у исследуемого концентратора. Точность метода зависит от числа образцов в серии, При испытании 4 " 5 образцов погрешность не превышает 2 %.П р и м е р 1. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев, фС этой целью изготавливают образцы (фиг. 1) из стали 65 Г, на которые наносят дополнительные концентраторы известной величины. В данком случает. выполняют надрезы с различным радиусом закругления дна ) . Теоретический коэффициент концентрации напряжений определяют по номограммам Нейбера. Изготавливают пять образцов, которые отличают" ся геометрией эталонного коэффициента. Первый образец имеет надрез с коэффициентом концентрации напря 5 10 15 20 25 30 35 40 жений К : 2,25, второй с К = 2,35, третий с К =г 2,45,четвертый с К = 2,55 и пятый с К = 2,65, Образцы подвергают усталостным испытаниям на гидропульсаторе МУП,Напряжение составляет 65 кгс/мм. Схема нагружения - чистый изгиб.В результате испытаний установлено, что образцы с эталонным надрезом, при котором К 1:2,25; К - 2,35; К : 2,45, разрушаются по впадине зуба (исследуемый концентратор), образцы с эталонным надрезом, при котором К2,55 и К = 2,65, разрушаются по нанесенному надрезу. Следовательно, искомый коэффициент концентрации напряжений больше 2,45 и меньше 2,55, и было принято Кцл=2,5. Погрешность такого определения составляет (К,50) ( 0,05 или относительная погрешность олЯ-, : 2,П р и м е р 2. Изготавливают 24 образца из стали 45 (Фиг. 2), причем коэффициент концентрации напряжений в надрезе й и в галтели В =. 0,72 составляет одну и ту же величину, равную 2,3 (величина Кл для надреза определяется по Яейберу, для галтели - по Питерсену).Образцы подвергают усталостным испытаниям на машине МУП, обеспечивающей нагружение по схеме чистого изгиба, при номинальном напряжении 12 кгс/мм".В результате испытаний по галтели разрушается 11 образцов, по надрезу 13, т,е. примерно одинаковое количество, так как теоретические коэффициенты концентрации напряжений в обоих сечениях равны. Разрушений по галтели й : 2 нет, что связано с более низким значением теоретического коэффициента концентрации напряжений у этой галтели. Предлагаемый способ упрощает определение теоретического коэффициента концентрации напряжений на образцах и не требует использования специальной дорогостоящей аппаратуры. Формула изобретения Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации, испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный конденсатор известной величины, но разной для каждого из образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют/62 тираж 883 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и откры 3035, Москва, Ж, Раушская Заказ 1 4/5 Лиал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектн Ъравным, сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значениекоэффициента концентрации напряжения исследуемого концентратора выбирают как величину, лежащую в интер.вале между значениями коэффициентов,характеризующих дополнительные концентраторы образцов, разрушившихсяпо исследуемому и дополнительномуконцентраторам напряжений,Источники инФормации, принятые во внимание при зкспертнзе1. Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин. М., фМашиностроениеф, 1976, с. 21 - 22.2, Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин. М., фМашиностроениеф, 1976, с.27-29(прототип).