Способ усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии и образец для его осуществления

(ч)5 С 01 й 3/ ОПИ ЕИЗ Б ТЕНИ МЦдР:. А рский г авиа кий ин ТАНИИ ОМ НАха раз- при и.остен м,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный союзный снаучно-исследовательский инстиции им ".,А.Чаплыгина и Новосибиститут инженеров водного транспо(54) СПОСОБ УСТАЛОСТНЬХ ИСПМАТЕРИАЛА ПРИ НЕОДНОРОДН Изобретение относится к технике нических испытаний, к способам и о цам для усталостных испытаний неоднородном напряженном состояниЦель изобретения - повышение д верности результата путем уче) а измен напряженного состояния с развитием в режден ности,На фиг,1 приведен предлагаемый образец, общий вид: на фиг.2 - зависимости изменений относительной величины предельной нагрузки (Р) по отношению к нагрузке при нагружении через первый узел от номера узла нагружения (М), который связан с величиной неоднородности напряженно-деформированного состояния (НДС).Устройством для реализации способа может служить стандартная испытательная машина, позволяющая циклически нагружать исследуем ы й о бра зе ц. ПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ И ОБРАВЕ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам и образцам для ус талостных испытании при неоднородном напряженном состоянии В образце в виде плоского 5-образного элемента с центром симметрии выполняют в захватных участках узлы крепления в виде гнезд с центрами расположенными вдоль двух дуг окружно сти с центром в центре симметрии образца Образец циклически нагружают Меняя уз лы крепления образца, меняют градиент в зонах реализации неоднородного напряженного состояния, 2 с,п.ф-лы 2 ил. Образец содержит узлы 1 5 крепления в виде гнезд, рабочий участок б, захватные участки 1,А В обозначают рабочие зоны образца, т,е зоны реализации неоднородного НДС Рабочии участок 6 сопряжен с захватными участками по окружности радиуса К а образец представляет собой 5-образный элемент. На каждом захватном участе выполнены узлы 1 - 5 крепления (например, в виде отверстий), причем одноименные узлы крепления диаметрально расположены на дуге окружности с центром, совпадающим с центром образца. Крайние узлы 1 и 5 крепления каждого захватного участка 7 выполнены в месте пересечения плоскости образца с взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через центр рабочего участка 6,Способ реализуется следующим обра 16705065 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Образец материала циклически нагружают, ступенчато изменяя величину градиента напряжения - величину неоднородности НДС, по мере накопления поврежденности. При использовании данного образца ступенчатое изменение градиента осуществляется перестановкой узлов крепления образца.Однокомпонентное нагружение, которое реализуется в предлагаемом способе, более точно и просто, чем многокомпонентное нагружение при неоднородном НДС. Наличие у образца только двух концентратов - конкретных мест, в который регистрируется изменение температуры, позволяет повысить точность, так как исключает неопределенность, которая присутствует при наблюдении эа температурой по периметру поверхности проточки, Измерение величины нагрузки и величины неоднородности НДС в момент начала теплового излучения, по которому судят об изменении температуры с рабочей эоны образца, по зволяет с большей точностью характеризовать прочностые свойства материала, чем измерение температуры с поверхности проточки. Сравнение зависимости изменения относительной величины нагрузки для образца, выполненного из исследуемого материала, с зависимостью для образца, выполненного из другого материала, позволяет количественно оценить изменение прочностных свойств исследуемого материала,П р и м е р, Необходимо определить и сравнить прочностные характеристики двух материалов - стали 1 Х 18 Н 10 Т и меди М 1. Для этого наносят покрытие - липкую поли- хлорвиниловую изоляционную ленту на рабочую часть образцов, закрепляют каждый образец в испытательной установке за узлы 1 - 1 крепления. Нагружают ступенчато увеличивающейся циклической нагрузкой при пульсирующем цикле до тех пор, пока в рабочих зонах А и В зарегистрируется начало увеличения интенсивности потока инфракрасного излучения.Для регистрации потока инфракрасного излучения используют тепловизор А 6 Ас чувствительностью 0,1 радиационной температуры. В момент начала увеличения интенсивности потока инфракрасного излуЧения измеряют величину нагрузки, измеряют и изменяют величину неоднородности НДС рабочего участка образца одновременно путем нагружения Б-образного образца, Для изменения неоднородности закрепляют Я-образный образец за узлы 1 - 1, 2 - 2, 3 - 3 й - И (И = 5). Измеряют величину неоднородности, в данном примере по номеру узла, через который производилось нагружение образца, Максимальная величина неоднородности соответствует закреплению за узлы 1 - 1, а при закреплении за узлы 5 - 5 (фиг.1) в центральной части образца реализуется практически однородное НДС,После определения предельной нагрузки при закреплении эа узлы 1 - 1 образец переставляют и нагружают за узлы 2 - 2 и т.д,Аналогичные операции проводят по определению величины предельной нагрузки, повторяют для второго образца (медного), Стальной и медный образцы изготовлены по одному чертежу и имеют одинаковые размеры. Толщина образцов 3 мм, Для нагружения используют машину для усталостных испытаний типа МТЯ, Частота нагружения равна 10 Гц.В результате испытаний партии иэ трех образцов для каждого материала получен график (фиг,2), Иэ фиг,2 видно, что если сталь и медь при неоднородности НДС, соответствующей точке 1, характеризовать одинаковой величиной предельной нагрузки, то при однородном НДС предельная нагрузка для стали примерно в два раза больше, чем для меди,Формула изобретения 1. Способ усталостных испытаний материала при неОднородном напряженном состоянии, заключающийся в том. что образец циклически нагружают и регистрируют изменение температуры в зоне неоднородного напряженного состояния, по которому судят о кинетике повреждения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности путем учета изменения напряженного состояния с развитием поврежденности, при нагружении ступенчато изменяют градиент напряжений в зоне неоднородного напряженного состояния.2. Образец для усталостных испытаний материала при неоднородном напряженном состоянии, содержащий два захватных участка и расположенный между ними прямолинейным рабочий участок, включающий две эоны неоднородного напряженного состояния, о т л и ч а ю щ и й ся тем, что, с целью повышения достоверности результата испытаний путем обеспечения учета изменения напряженного состояния с развитием поврежденности, образец имеет форму пластины, захватные участки выполнены в форме секторов с гнездами для под.соединения к испытательной машине,центры которых расположены вдольдуг одной окружности, центр которой совпадает сцентром образца, захватные участки образуют совместно с рабочим участком Я-об 1670506раэныЧ элемент, а эоны неоднородного напряженного состояния расположены на участках сопряжения рабочего участка с захватными.1610506 Составитель А,Поспелоедактор Л,Пчолинская Техред М,Моргентал ректор С.Шевку роиэводственно-издательскими комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2743 Тираж 372 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5