Способ испытания на ползучесть образцов материалов

(5)5 (3 ЕН И К АВТОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБРУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(46) 15 05 о 2 Бюл. М 1871) Институт механики АН УССР2) В.П. Голуб(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1317315, кл. О 01 й 3/18, 1987,Металлы. Метод испытания на ползу- честь, ГОСТ 3248-81. М.: Издательство стандартов.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ПОЛЗУ- ЧЕСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ 57) Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, Цель изобретения - уменьшение трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний образцов материалов на ползучесть и может быть использовано в исследовательской практике, а также в энергомашиностроении при определении характеристик ползучести материалов и перемещений элементов конструкций вследствие ползучести,Известен способ испытания образцов на ползучесть, заключающийся в том, что три образца нагревают до заданной температуры, нагружают с постоянной, но разной для каждого образца скоростью, измеряют величину деформации, определяют зависимость от напряжения и судят по ней о характеристиках ползучести материала Ц.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения характеристик ползу- чести, заключающийся в том, что партию свойствами материала, Испытывают два гладких образца материала, один из которых подвергают нагружению постоянной во времени нагрузкой при постоянной температуре, а другой - мгновенному растяжению при той же температуре. В процессе испытаний измеряют деформации ползучести и величины мгновенных деформаций, соответствующих пределу текучести, а также нескольким уровням напряжений в упругой и пластической областях и на этой основе определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения, Устанавливают соотношение между значениями напряжений при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по ко торому судят о ползучести, 3 ил. образцов нагружают поочередно изменяющимися от образца к образцу, но постоянными во времени и при постоянной температуре нагрузками, измеряют на каж 3дом образце для нескольких фиксирован д ных моментов времени значения (гд деформаций и по соотношению между на пряжениями и деформациями судят о харак- (Л теристиках ползучести материала 2). 4Недостатком способа является егобольшая трудоемкость, связанная с необхо-,В димостью проведения длительных (до де- а сятков тысяч часов) испытаний 10-15 образцов с непрерывной регистрацией на каждом образце деформаций ползучести в , процессе испытаний всей партии образцов,Целью изобретения является уменьшение трудоемкости испытания за счет уста. новления зависимости между характеристиками ползучести материала исклерономными свойствами материала. Положительный эффект от использования изобретения достигается в результате сокращения объема испытаний и экономии материала.Сущность изобретения заключается в установлении зависимости между характеристиками ползучести материала и характеристиками мгновенного деформирования. Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вместо испытания на ползу- честь партии образцов испытывают один образец на ползучесть, а один образец подвергают мгновенному растяжению. Замеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, замеряют упругие и пластические деформации для нескольких уравнений напряжений, определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и на этой основе устанавливают соотношение между параметрами ползучести и параметрами мгновенного растяжения,На фиг. 1 изображена схема установления соответствия между характеристиками ползучести материала (а) и характеристиками мгновенного деформирования (б); на фиг. 2 - особенности исходного упрочнения материала (а) и соответствующие им особенности полэучести (б); на фиг. 3 - сопоставление полученных по предлагаемому способу характеристик полэучести (линии) с экспериментальными данными (точки) для материалов с линейным (а) и степенным (б) упрочнением.Изобретение осуществляется следующим образом,Образец из исследуемого материала закрепляют в захватах испытательной машины, нагревают, нагружают постоянной во времени нагрузкой о 0 . Для нескольких фиксированных моментов времени О ( = 1, 2,к) замеряют значения деформаций ползучести Ф и строят кривую ползучести (см. фиг, 1 а).Другой образец материала подвергают мгновенному растяжению (см. фиг, 1 б), измеряют значение деформации о, соответствующее пределу текучести и разделяющее области упругого и пластического деформирования, В каждой из областей измеряют значения упругих а 0 = 1, 2, , 1) и пластических аГ 0 = 1, 2, , и) деформаций для нескольких фиксированных значений напряжений с 5 0 = 1, 2, к) и определяют модуль упругости Е и параметры упрочнения Е, В, в, задающие склерономные свойства материала.30 Первое соотношение в каждом из уравнений используется при значениях деформа 35 ций полэучести, меньших деформации,соответствующей пределу текучести материала, а второе соотношение - при большихдеформациях.П р и м е р 1. Определялся характер40 зависимости ползучести от характера исходного упрочнения материала (см. фиг, 2).Рассмотрены материалы с линейным и степенным упрочнением, Установлено, что ползучесть материалов с линейным45 упрочнением является неустановившейся(кривые 1 и 1). В материалах со степеннымупрочнением реализуются все стадии ползучести (кривая 2),П р и м е р 2. Рассчитывалась зависи 50 мость деформации ползучести от временидля нескольких уровней напряжений (см.фиг. 3). Образцы, изготовленные из сплаваЭИ 437 Б, испытывались при 650 С и напряжениях и = 400 (1), 470 (2), 550 МПа (3), а55 образцы, изготовленные из сплаваВЖЛ 12 У, - при 1000 С и напряжениях а ==135 (1), 150 (2), 225 МПа (3), Расчетные значения (линии) деформаций ползучести получены при значениях е = 0.00048, Е = 1,15110 МПа. Е = 8,02" 10 МПа, а = 0,048 ч, Ь = 5 10 15 20 25 Нескольким измеренным в процессе мгновенного растяжения значениям напряжений о 1 ставится в соответствии измеренные в произвольные моменты времени т значения деформаций ползучести Ф (см, фиг, 1) и, варьируя о, по формуле -- 1=Ест с ь оо(1) определяют значения модуля упругости при ползучести Ес и коэффициента Ь, задающих реологические свойства материала,Исходя из принципа подобия изохронных диаграмм ползучести и диаграммы мгновенного растяжения устанавливаем соотношение между деформацией ползучести и параметрами мгновенного упрочнения для материалов с линейным упрочнением по формуле Ес ьЕ с - о 01 (7 о ь % Е ооЕЕЕЕ- (1+ Ест)+ - (1 --- , (2)а для материалов со степенным упрочнением по формуле Ес, ь -го тЕ0,3 для сплава ЭИ 437 Б и ет - 0,00085, Е = 4,4 10 МПа, В = 8,1 10 МПа, гп = 0,32, а = 0,269 ч, Ь = 0,44 для сплава ВЖЛ 12 У. Точками нанесены экспериментальные данные, которые получены при нагружении . образцов в соответствии с прототипом. Несоответствие диаграмм полэучести, полученных предлагаемым способом и базовым, составляет менее 7, что обеспечивает необходимую точность определения характеристик ползучести материала. Формула изобретенияСпособ испытания на ползучесть образцов материалов, заключающийся в том, что образец материала подвергают воздейст-, вию постоянной во времени нагрузки при постоянной температуре и измеряют деформации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью уменьшения трудоемкости за счет установления зависимости между характеристиками ползучести и склерономными 5 свойствами материала, образец идентичный первому, подвергают мгновенному растяжению, измеряют деформацию, соответствующую пределу текучести, для нескольких значений напряжений иэмеря ют значенич упругих ипластических деформаций, с учетом которых определяют модуль упругости при ползучести и параметры мгновенного упрочнения и устанавливают соотношение между значениями напряже ний при мгновенном деформировании и соответствующими значениями деформации при ползучести, по которому судят оползу- чести.оставитель В.Голубехред М.Моргентал Корректор Т.Малец Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5