Способ испытаний образцов пластичного материала на растяжение

(57) Изобр нию матери испытанийриала на р ния - пов стабилиза тояни ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУБ ИСПЫТАНИИ ОБРАЗЦОВ ПТЕРИАЛА НА РАСТЯЖЕНИЕ етение относится к испытаалов, а именно к способамобразцов пластичного матеастяжение. Цель изобретеппение достоверности путемии вида напряженного сос-:оне канавки в процессе растяжения образца эа счет уменьшения диапазона изменения значений показателя напряженного состояния, Обра-. зец 1 в виде цилиндрического стержня с П-образной кольцевой канавкой в виде выточки растягивают в два этапа. Первый этап заканчивают при достижении степенью деформации сдвига среднего значения, а перед вторым этапом образец подвергают механической обработке и образуют на нем два участка 6 и 7 в форме усеченных конусов, уголмежду образующими которых определяется из соотношения=2 агссоз 14 е/зй 1 ГЗ(Г/т) - 1, гдето и т среднее напрякение и интенсивность , Я касательных напряжений, К и дев средний радиус основания вйточки и средний минимальный диаметр в зоне надреза 2 ил.Изобретение относится к испытаниям материалов, к способам испытания образцов пластичного материала на растяжение5Цель изобретения - повьшение достоверности путем стабилизации вида напряженного состояния в зоне выточкив процессе растяжения образца за счет.ограничения диапазона изменения эначений показателя напряженного состояния.На фиг, 1 представлена схема образца до начала нагружения, на фиг2схема образца, подвергнутого механической обработке перед началом второго этапа нагружения,Устройством для реализации способа является испытательная машина,позволяющая растягивать цилиндрические образцы, снабженная измерительными устройствами для определения радиуса образца, .а такыре устройство длямеханической обработки образца, например токарный станок.25 Способ реализуют следующим образом.Испытанию подвергают цилиндрический образец 1 с 11-образной кольцевой1 канавкой н виде выточки 2, Определяют среднее значение величины Д -степени деформации сдвига, которая для ци,пиндрического образца с выточкой определяется из соотношенияЛ=2/-3 1 п(1) 35где Й - минимальный диаметр образцав зоне выточки 2;Йо - его начальное значениеОпределить среднее значение Л - Лс 40можно, например, путем испытанияконтрольного образца до разрушенияс одновременной регистрацией всей истории изменения диаметра Й шейки образца и радиуса К скругления в основании выточки,Растяжение образца осуществляютв два этапа,На первом этапе образец растягивают до достижения величиной степенидеформации сдвига значения Д , чемусоответствует диаметр Й , определяемый из формулы (1), и значение Крадиуса К. Затем образец разгружаюти подвергают механической обработке,образуя два участка 3 и 4 в формеусеченных конусов вне зоны 5 выточки.Ооразующие 6 и 7 конусов 3 и 4, расположенные в одной плоскости по одну сторону от оси образца 1, образуютугол , определяемый из соотношения1=2 агссон 4 к /зй ГЗ(Я/)ц - Я(2)где (6/Т) - начальное значение покаОзателя напряженного состояния;( и Т - соответственно среднеенапряжение и интенсивность касательных напряжений в зоне выточки;К и Й - соответственно средниеСзначения радиуса основа"ния выточки и минимального диаметра образца,соответствующие среднемузначению Л степени деРформации сдвигаНа втором этапе образец растягивают до разрушения, а о пластичностиматериала судят по значению степенидеформации сдвига в момент разрушенияобразца,Смысл указанных операций в следующем.Выражение (2) получено из матема-тического выражения6/ТЛ/4 1+3/4(с 1/К)зп( в " ") , (3)связывающего показатель напряженногосостояния 5/Т с угломмежду образующими 6 и 7 конических участков 3и 4, В частности, при крайних значениях=0 и= из выражения (3) получаются известные выражения для показателя напряженного состояния,соответственно для 11-образного вырезаО/Т=1/ГЗ(1+30/4 К)и для гладкого образцаб/Т=1/ 13Таким образом, с помощью механи- ческой обработки в зоне выточки образца создают такой же вид напряженного состояния, что и в начале первого этапа нагружения, т,е. уменьшают диапазон изменения величины показателя напряженного состояния за процесс растяжения - стабилизируют вид напряженного состояния.11 р и м е р. Берут цилиндрический образец диаметром в зоне выточки й =6 мм и выточкой, имеющей радиус основания Ко="4,2 мм, что соответстГ 1 3 6 нует показателю - = -,(1+ -)Т О 4 4,2 =1,20, и нагружают его растяжением, 1481627После того, как диаметр образца в зоне выточки стал д с =4,5 мм, образец вынимают, замеряют Р и рассчи 5 . 1 3 4,5 тывают значение - = . ;(1+ -)= 5Т 3 4 2417 -"1,40, Задают начальное (-.) =1,20,о рассчитывают угол. =80 по формуле (2).10Продолжают испытание (второй этап растяжения: до разрушения образца, По значению геометрических параметров образца определяют степень деформации сдвига в момент разрушения . 15 ,Л =1,86 и показатель напряженного состояния (6/Т) =1,34, т.е. на первом этапе показатель напряженного состояния меняется в пределах 1,2-1,4, и на втором этапе - 1 2-1 342 М20Если образец разрушать от начала до конца в один этап, при среднем значении показателя напряженного состояния, равном 1,3, диапазон измене-. ния этого показателя значительно расширяется (от 0,58 до 1,71), что позволяет получать показатель пластичности материала - величину 1). =2,89.Количество этапов растяжейия может быть увеличено, например для про 30 граммного, изменения вида напряженно го состояния, Для этого на каждом этапе образец подвергают механической обработке, образуя требуемый угол. между образующими 6 и 7.35Формула изобретения Способ испытаний образцов пластичного материала на растяжение, заклю чающий в том, что образец в форме цилиндрического стержня с кольцевой канавкой Б-образного профиля в рабочей части растягивают до разрушения и определяют степень деформации сдви- "5 га в зоне канавки, по которой судят о пластичности материала, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности путем стабилизации вида напряженного состояния в зоне канавки .в процессе растяжения образца за счет ограничения диапазона изменения значений показателя напряженного состояния, растяжение образца осуществляют в два этапа, первый из которых заканчивают при достижении степенью деформации сдвига среднего значения, а перед вторым этапом формируют вне канавки на об" разце путем механической обработки два участка в виде усеченных конусов, симметричных относительно срединной плоскости выточки, меньшие основания . которых примыкают к канавке, а образующие сопряжены по касательной к профилю канавки таким образом, что образующие разных конусов, лежащие в одной плоскости по одну сторону от оси образца, наклонены одна к другой под углом , определяемым из соотношения1:2 асссса 4 К с /Зй, 13(Г/Т/а - 1),где Е и с 14 - соответственно средний радиус основанияканавки и средний минимальный диаметр образца в зоне канавки,соответствующие среднему значению степенидеформации сдвига;(Я/Т) в .начальное значениепоказателя напряженного состояния;Я и Т - соответственно сред-.нее напряжение и интенсивность касательных напряжений в зонеканавки,