Способ испытания материала на трещиностойкость

.По(53 (56 воч- М,; ник, / Метал МАТЕРИАЛА Н ится к исщиностойкется повыш ыта" сть. ение е относит ериалов н способамещиностойИзобретеиспытаний м разец 1 с надбоковой поверх ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 41 /25-283.885,90. Бюл, Р 17итут проблем прочности(57) Изобретенйе отнниям материалов на тЦелью изобретения яв кость,Цель изобретения - повышение достоверности путем обеспечения определения как характеристик трещиностойкости, так и влияния на характеристики изменения свойств материала в зонеконцентрации напряжений.На фиг.1 показан образец для реализации предлагаемого способа; нафиг,2 - плоский образец с зоной, предназначенной для удаления части материала (дополнительный образец); нафиг.3 - зависимость нагрузки. Р от перемещения берегов надреза 3 ; нафиг.4 - схема изменения нагрузки Р отвремени с при ударном нагружении приопределении динамической вязкости,2достоверности путем обеспечения определения как характеристик трещиностойкости, так и влияния на характеристики изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений. Два одинаковой формы образца испытывают на трешиностойкость. В одном образце первоначально наводят усталостную трещину из концентратора, после чего удаляют материал вокруг концентратора, поглотив зону повреждения материала. В другом образце усталостную трещину предварительно наводят непосредственно из надреза. По отношению соответствующих характеристик трещиностойкости образцов судят о влиянии повреждения материала на характеристики трещиностойкости. 5 ил. разрушения; на фиг,5 - схема изменения нагрузки Р при определении скорости роста усталостных трещин от времени с.Установкой для реализации способа служит испытательная установка для нагружения образцов нагрузкой, соответствующей определяемой характеристике трещиностойкости: ударной, циклической или статической вязкости разрушения. Установка снабжена средствами измерения и регистрации параметров нагружения и развития трещин, -Способ реализуют следующим образом.Испытанию на соответствующую трещиностойкость подвергают два внешне одинаковых образца: обрезом 2 радиуса , наности и образец 3, однако подготовлены к испытанию образцы по-разному. Образец 1 имеет изначально концентратор в виде надреза 2 с помощью кото 95 рого наведена усталостная трещина образец 3 имеет первоначально надрез- концентратор 4, с помощью которого наведена усталостная трещина, после чего вокруг концентратора удален материал до образования выреза 5, поглощающего зону повреждения материала. При этом Ь - толщину удаляемой части материала в направлении развития трещины выбирают из соотношений где В и - размер зоны повреждения материала, определяемый из формулы 20 Ц(1 +. 2 В глубина надреза; 1 - длина трещины;Р - радиус первонача центратора; радиус выреза по части материала; де но к удаления 3 клический предел пропорциональности;коэффициент иннапряжений,К нсив и35 после чего образцы нагррушения, а по отношениютрещиностойкости судятменения свойств материацентрации напряжений:К ктс КГс КГслКквс вс все ают до разарактеристикстепени иза в к К = ч/тт где К, К Г - статическая вя и Гс.Гс т ежденнонного5 зкость азрушения п о и неповретериала; инамическая,Кп разр шения п неповреж жденн нно о ала; ь роста усталост щины соответстмат скоро ной т врежденного и но еповрежденног а иал П р и м е р 1. Предварительно из - готавливают две серии образцов с односторонними надрезами из стали 15 Х 21"1 ФА (5 = 584 МПа, ба =700 4 п.а), по 10 шт: серия плоских образцов 1 (фиг.1) с круговым надрезом 2 радиуса Р, и серия плоских образцов 3 (фиг.2) с надрезом 4 шириной К с углом у основания М, и радиусом закругления и . Размеры образцов: Е =350 мм, Ь = 45 мм, ) = 25 мм, Р = 0,1 мм; К=3 мм, 11, = 8 мм, с = 12,5 мм, Ы60Обе серии образцов последовательно устанавливают в захваты испытательной машины и подвергают циклическому .нагружению с целью инициирования уста - лостной трещины длиной 1 ) 7, (1 =28 мм). После этого в с рии образцов 3 механическим путем на электроэрозионном копировально-полировальном станке модели 157 удаляют часть металла в окрестности концентратора 4, вследствие чего получают образец с боковым концентратором радиусомустье которого заканчивается трещиной. Ширина удаляемой части металла в направлении развития трещинь. Ь =2 мм.Таким образом, получают серию образцов с трещиной, выходящей из концентратора, в которых практически нет ощутимого изменения свойств в зоне концентрации напряжений.П р и м е р 2, Образцы (фиг,1 и 2) поочередно устанавливают в захваты испытательной машины "Гидропульс 400 КН и статически нагружают растяжением до полного разрушения. При этом на двухкоординатном самописце типа 7004 (фирмы "Неы 1 ес Ра 1 Еагй") записывают диаграмму нагрузки Р - перемещение берегов надреза о (фиг.3), по которой определяют критическую Рс, соответствующую нестабильному разрушению, и подсчитывают вязкость разрушеп ния. По отношению вязкости К, определяемой на образце 1, к вязкости разрушения К , определяемой на образце 3, судят с степени изменения свойств материала в зоне концентрации.П р и м е р 3. Образцы (фиг,1 и 2) поочередно устанавливают на опоры маятникового копра и проводят испытания (по схеме трехточечного изгиба) на динамическую вязкость разрушения. При этом на осциллографе фиксируют диаграмму нагрузки Р и времени с5 15 б 27 (фиг,4), по которой определяют максимальную нагрузку Р, соответствующую страгиванию трешины.По нагрузке Р и длине 1 трещины подсчитывают динамии 5 ческую вязкость разрушения К для образцов 1 и К для образцов 3, по отношению которых судят об изменении свойств материала в зоне концентрации напряжений. 10 П р и м е р 4, Образцы (фиг, 1 и 2) поочередно устаннвливают в захваты испытательной машины пГидропульс 400 КН и циклически нагружают растя б жением (фиг,5) при фиксированном коэффициенте асимметрии цикла нагрузки= Рмин Рмас = 0,1) и частоте нагружения 25 Гц. Величину размаха нагрузки М Рмас Рмин ) выбирают 20 так, чтобы начальная скорость роста усталостной трещины была не больше 5 10 мм/цикл, Размах нагрузки конт - 5ролируют по цифровому вольметру типа 1 фА 313. Длину трещины измеряют на по лированной поверхности образца с помощью микроскопа типа 1 РБСс точностью не ниже 0,014 мм. Для получения кинетической диаграммы усталостного разрушения размах нагрузки ступенчато изменяют, По отношению скорости роста усталостной трещины на образцах 1 и 3 при одинаковых значениях размаха коэффициента интенсивности напряжений судят о степени изменения 3 49свойств материала в зоне концентрации напряжений.Формула изобретенияСпособ испытания материала на трещиностойкость, заключающийся в том, что на боковой поверхности образца материала с концентратором в виде надреза наводят усталостную трещину, после чего образец нагружают до разрушения и определяют характеристики трещиностойкости, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности путем обеспечения определения влияния на характеристики изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений, определяют характеристики трещиностойкости дополнительного образца с концентратором в виде надреза на боковой поверхности, в котором предварительно наводят усталостную трещину, длина которой равна длине наведенной трещины основного образца, и удаляют поврежденный материал в зоне концентратора дополнительного образца до образования на его боковой поверхности выреза, радиус которого меньше длины трещины, надрез на поверхности основного образца выполняют с радиусом, равным радиусу выреза, а о влиянии изменения свойств материала в зоне концентратора судят по отношению соответствующих ".арактеристик трещиностойкости основного и дополнительного образцов,1562749 Составитель Д,Поспеловактор И,Горная Техред Л.Олийньнс Корректор Т.Палий 57 одписное к и ГКНТ СССР НИИПИ тения кая. на оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Государствен 113о комитета по из Москва, Ж,открытия д. 4/5