Способ испытания материалов на ползучесть

-.Фч)Аз 4 :Ж,уи,дмлбЩ е Ни ЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС ий инстиче- Наувания ползуийся в прилоу постоянной ение длительянной темпеегистраций ные моменты способ исследо алов, заключающ ытуемому образц ей нагрузки в теч и в условиях посто влажности с р образца в задаР Известенчести материжении к испрастягивающного временратуры идеформациивремени,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) ГОСТ 18197-82,ГОСТ 25045-81,Авторское свидетельство СССРМ 1128141, кл, 6 01, М 3/ОО, 1986,Ильюшин А,А. и др, Основы матеской теории термовязкоупругости,ка, 1970, с,53. Изобретение относится к способам исследования. прочностных свойств материалов, а именно к способам исследования ползучести твердых материалов, и может быть использовано при изготовлении коллекторов тяговых двигателей электровозов для прогнозирования их долговечности, а . также для оценки степени завершенности технологических формовок коллекторов в процессе их изготовления.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ(57) Использование: прогнозирование долговечности коллекторов тяговых двигателей. Сущность изобретения, два одинаковых образца испытывают при одинаковых нагрузках и разных температурах, Измеряют деформации ползучести во времени, Определяют параметр, характеризующий скорость протекания ползучести от температуры при каждом замере деформации. Отсчет времени замеров начинают с момента достижения стационарного температурного режима образца при испытании при повышенной температуре, Испытания заканчивают при достижении равенства значений параметра В между замерами деформации,Недостатком данного способа является д,то, что определение ползучести регламентировано только для растяжения и не позволяет оценивать ускорения процессаползучести от приращения температуры Т 0,Известен способ исследования усадкиматериалов при различных температурах, Озаключаюцтииоя атом,чтообразецкомолек- ОЧтуют из листов испытуемого материала ишлифованных металлических прокладок,езеаеайприкладйвают к образцу постоянную нагрузку и температуру, регистрируя деформацию образца,Недостатком данного способа являетсято, что в нем регламентируется только способ определения усадки текучести У) принормальных температурах и Уг при повышенных температурах. Этим способом непредусмотрено определение составляющейусадки полэучести материала и ее ускорения от приращения температуры,Известен способ исследования полэучести материалов, заключающийся в том, что образцы материала выдерживают при постоянной нагрузке и температуре в течение заданного времени, затем меняют нагрузку и температуру материала, регистриру)от деформацию и и скорость деформации ползучести и по результатам испытания двух .образцов в разных режимах судят о ползучести материала.Недостатком этого способа являются большие. неучтенные затраты времени для предварительной постановки и обработки серий опытов по определению физических постоянных и и С 1 испытуемого материала, а также снижение точности за счет того, что моменты стабилизации ползучести дл ряда материалов(например, коллекторных) находятся экспериментально с большими погрешностями из-за случайной дисперсии ОПЫТОВ И дСИМПТОТИЧОСКОЙ ПОЛОГОСТИ КРИ- вых ползучести и релаксации,Наиболее близким к изобретению по те; .,ической сущности и достигаемому результату чвляется способ исследования ползучести материалов, включа)ощий выбор вида аппроксимирующей зависимости ползучести материала во времени, выполнение серий изотермических опытов при различных температурах, определение искомого параметра ускорения протекающих процессов ползучести во времени по сдвигу экспериментальных кривых ползучести.Недостатки этого способа - большие затраты времени, так как условие его справед 5 10 15 20 25 варительно разогретую до заданной температуры Тг установку, нагружают полной, сжимающей нагрузкой Е и регистрируют время начала процесса разогрева образца, Поддерживая нагрузку на постоянном уровне, регистрируют продолжительность разогрева Лерг до достижения образцом и установкой стационарного температурного режима, при котором образец имеет ту же постоянную температуру Тг От этой точки отсчета времени, являющейся началом глобальной расчетной оси времени, и далее через заданные промежутки времени реги стрируются деформации усадки по)теучести образца Уг (т). На найденную продолжи тельность разогрева Л дарг второго образца сдвигают начало отсчета времени процесса ползучести первого образца, совместив тем самым начало отсчетов времени в обоих опытах с общей глобальной расчетнойосью времени.По зарегистрированным деформациям в глобальной расчетной оси времени определяют для каждого образца в отдельности угловые коэффициенты Кх и Кг и свободные члены ах и аг экспериментальных регрессий У;(7) = ах+ Кх и х, У,(г)=: а, + К,и г. По мере накопления в опытах новых эксл периментальных значений усадок У г) и Уг (т) для намеченных моментов времени т при обработке их на ПЭВМ получают все НОВЫЕ ЗНВЧЕНИЯ дх Кх И аг Кг ОПЫТЫ ЗахаН- чивают, когда искомый показатель В термовременного масштаба,"входящий в соотношение связи времен ги 7 гливости и точности должно тщательно проверяться на прямых опытах с достаточно большим диапазоном изменения, истинного времени, При применении способа могут возникать не однозначные результаты ввиду того, что не регламентируются процессы разогрева испытуемого материала и установки, а также режимы нагружения и связь начал отсчета времени в опытах,Цель изобретения - сокращение времени эксперимента для определения йараметра ползучести при одновременном 5повышении воспроизводимости и точностирезультатов,Указанная цель достигается тем, что испытывают два образца, Первый образец,имеющий вместе с испытательной установкой температуру Тхо, нагружают до полнойнагрузки Г и, поддерживая ее на постоянном уровне, регистрируют деформацию Ух(т) образца через заданные промежуткивремени, Второй образец помещают в пред гх =.7 г ехр(В)= (р. ) них шагов не бой относительной оценкой степени ося эмпирическоцессов определебудет отличатьгя от сосед лее заданной допустимо величины е, являющейся завершенности сходящег го и математического про ния искомого показателя100 о =е и вычисляемый в каждом 1-м шаге эксперимента по формулелгде У (и), У (т 2)усадки ползучести, вычисЛЕННЫЕ ДЛЯ МОМЕНТОВ ВРЕМЕНИ 71 И Т 2;1 1- , -- обратные абсолютные темпеТ Т,ратуры опытов по шкале Кельвина;ах, аг - свободные члены регрессий;т 1, т 2 - любые фиксированные точкивремени на одной из линий регрессий,Существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются приведение начала отсчета времени т в обоих случаях к общей глобальной оси отсчета времени, начало которой совпадает с точ- коН наступления стационарного температурного режима в опыте с повышенной температурой; определение времени окончания эксперимента по максимально допустимому Относительном; отклонению вдруг от друга последовательно найденных эмпирически показателей термовременного масштаба ВьВыполнение первого признака обеспечивает устранение влияния усадки текучести материала на величину деформации, так как за время, необходимо для установления стационарного температурнпго режима, усадка текучести заканчивается, Выполнение первого признака обеспечивает также и устранение температурной погрешности, так как образец и установка уже находятся в стационарном температурном режиме,Выполнение второго признака устраняет значительную часть погрешности от дисперсии эксперимента и обеспечивает минимальные затраты времени эксперимента, так как Отвечает теоретически точному условию об асимптотическом поведении случайной величины (В); обеспечивает г 1 овышвйие точности результатов, так как искомын параметр ползучести В находится из теоретически точного дифференциального уравнения кинетики накопления дислокационных дефектов в материале при его формовке и отвечает естественному физическому смыслу показателя В.Способ осуществляется следующим образом.Испытывают два одинаковых образца иэ исследуемого материала, Если материал листовой, например, коллекторнын изоляционный материал для межламельноН изоляции, то комплектуют образец-пакет из десяти листов изоляции со стальными шлифованными прокладками между ними. Первын скомплектованнын образец помещают в рабочее г 1 ространство винтовон испытательной машины и прикладывают к нему расчетную сжимающую нагрузку Г, включают стабилизатор нагрузки и регис 1 ратор де формации Образца в функции о 1 времениВторой образец, скомплектованный точно так же как и первый, помещают в рабочее пространство испытательной маши ы снабженной термостатом-нагревателем, и 10 разогревают до требуемой температуоь, Т,Прикладывают к образцу такую же сжимаю-.щую нагрузку, как и для первого образца, включают стабилизатор нагрузки, стабили затор температуры и регистратор деформа ции образца в функции от времени, Когдаобразец и установка прогреются до стационарного температурного режима с заданной температурой Тг, на диаграмме регистратора делается пометка времени ра 20 зогрева Л трг. На эту величину при обработке результатов опытов сдвигаются отметки времени оегистратора деформации первого образца.Накопляемые деформации ползучести 25 Уг ф и Ух (т) обрабатывают на ПЭВМ илипрограммированном калькуляторе методом на имен ьш их квадратов по ста нда ртноН про.грамме для полулогарифмическоН регрессии и получают два уравнения регрессии 30 для первого и второго образцов;Ух (т)= а, + К, и т, Уг (т)= а, + К, и тПо мере накопления в опытах новой ин.35 формации о процессах ползучести повторяют ее обработку для расширенной выборки,получая все новые аг, Кг, ах, Кх и В. Опытызаканчивают, когда сходящаяся последовательность найденных В завершится с при 40 емлемон для экспериментатора относительнон точностью Е %,П р и м е р. Испытываются два образцаиз коллекторного электроизоляционногоматериала КИФЭ-А, Каждый образец со 45 ставлен из 10 листов КИФЭ-А толщинойприблизительно 1,5 мм и 11 стальных шлифованных прокладок с параметром шероховатости Ва = 1,25 и твердости Н РС 50-55.50 Первый образец испытывается при Т =25 С(298 К), Второй образец испытывается при 165 С (438 К). Рабочая сжимающая нагрузка для обоих образцов равна 10000 кГс ( гтсж=60 МПа).55Эксперимент закончен при г= 108 ч; Кг=- 9032 раза,Редактор И,Кас каз 2498 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л. Гагарина, =31.Отклонения (В)з 1мента Ь;4 = 2,45%, Отзначения Л Я, = 1,18 оСледовательно,ползучести при Т =. 1ются быстрее, чем пр- = 9032 раза,хТг4 Г- или усадка ползучести при Т= 165 С, достигнутая за 108 ч, в опыте при Т = 25 С осуществится за времят = -. х = 111 лет,108 ИЛ 2 формула изобретенияСпособ испытания материалов на ползучесть, по которомудва образца испытывают при одинаковсчх нагрузках и разных0 температурах и измеряют деформации ползучести во времени, отл и ч а ю щи йс ятем, что, с целью повышения производи-,тельности и точности испытания, отсчет времени замера деформаций для обоих5 образцов начинают с момента достижениястационарного температурного режима вобъеме образца при испытании при повышении температуре, определяют параметрВ, характеризуощий скорость протеканияО ползучести от температуры при каждом замере деформации, а испытания заканчивают при достижении равенства значенийпараметра В между последовательными замерами деформации,Составитель О,ТороповТехред М.Моргентал ,Корректор С,Лисин