Способ определения критических параметров трещиностойкости конструкционных материалов

,.БЫн 1753336 А 1 г 51)5 6 01 й 3 /00 ГО С УДАР СТ В Е ННЫ Й КОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЦТИЯМ Е ИЗОБРЕТЕНИ ИСАН СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО 1(56) Авторское свидетельство СССРГ 4 т 1017956, кл. 6 01 М 3/00, 1983,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРЕЩИНОССТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕР(57) Изобретение относится к испной технике и может быть испол ьзоопределения кри;ических параметщиностойкости конструкционных 2лов. Цель изобретения - снижейие трудоемкости и энергоемкостийспытаний листовых материалов, На больших гранях за отовки итут им,листового материала выйолняют боковыеканавки и термообрабатывают материал в П,Смеля- , зоне боковых канавокдо снятия остаточного напряжения. Нагружают заготовку растяжением до предельйых деформаций материала. Вырезают из заготовки образец ИТИЧЕ-: для испытания на трещиностойкость и меж- ТОЙКО- ду боковыми канавками выполняют надрез, ИАЛОВ Нагружают образец до скачкообразного ытатель-: развития трещины извершины надреза и по вано длярезультатам испытанияопределя 1 от критиров тре- ческие параметры трещиностойкостй. 3 ил., материа-1 табл. Изобретение относится к области испы-. Наиболее близким по технической сущ таний материалов, а именно к способам оп- ности к предлагаемому является способ определения критических .параметров ределения сопротивления упрочненного трещиностойкости конструкционных мате- -.: наклепом матерйала распространению тре- ь риалов.: . щины, позволяющий определять К 1 с конст- сИзвестен способ определения Кс мате-рукционных материалов по результатам (Я риалов по результатам испытаний образцов: испытаний образцов с надрезами, вырезан- (,) с боковыми канавками, В этом способе бо- ных из зоны сдеформированных образцовковые канавки используются для увеличе- -беэ надрезов.-" -( р ния стесненности деформации материала у": .: Однако указаннййспособ определейия вершины трещины и для улучшения условий критических параметров трещиностойкости обнаружения начального прироста трещи- материалов связан с трудностями фиксироны, необходимого для определения Кс ма-: вания места и образования шейки на заго- а териала,.:товке образца при ее деформировании, снедостатками указанного способа явля-: довольно существенными изменениями хаются необходимость использования для рактерных размеров образца в зоне шейки, корректного определения Кс крупногаба- сискажениемдействительныхэначенийК,. ритных образцов и, как следствие этого, по- .материала, вызываемых его наклепом при требность в экспериментальных установках механической обработке рабочей зоны оббольшой мощности. разца, с необходимостью использованияпри исследованиях крупногабаритных образцов,Цель изобретения - определение критических параметров трещиностойкости (К 1 с)конструкционных материалов на образцах,имеющих малые размеры, с использованием установок сравнительно невысокой мощности, что позволит снизить трудоемкостьиспытаний,На фиг.1 показана заготовка экспериментального образца, общий вид; на фиг, 2 сечение А-А на фиг,1 ( возможная формабоковых канавок);на фиг.З - экспериментальный образец, общий вид,Способ заключается в следующем.Заготовки образцов с боковыми канавками (фиг.1 и 2) отжигаются для снятйя" внутренних напряжений; вызванных наклепомповерхйостиых слоев материала в процессеих механической обработки, а затем термообрабэтываются по режимам, оговореннымв техническихусловиях нэ исследуемый мэ-териал,Из партии заготовок произвольно отбираются образцы-свидетели (3-5 шт,), которые растягиваются до разрушения сзаписью рабочих диаграмм, По характеруразрушения материала образцов-свидетелей и диаграмм разрушения при растяже-нии фиксируются интервал разрушающихнагрузок и характерные особенностийоведения материала в момент, предшествующий его разрушению, Затем по полученнымпредельным нагрузкам-и отмеченйым особенностям процесса разрушения материала готовится экспериментальная партиязаготовок.Следует отметить, что для материалов сдр=15-25 О ( др - равномерная составляющая полной деформации материала) следует"прймейять- канавки Ч- или Й-образнойформы, для материалов с др 15 - канавкиВ- или П-образйой формы (фиг,2).После выполнения операцйи пластиче ского деформирования из заготовок выре заются эксперйментальные образцы без,доработки рабочйх поверхностей по размерам 1 р, тк и В йа расстоянии, равномф 2 Вотзоны боковых канавок (фиг,З), Далее нэ образцах вйполняется надрез (Ч-образныйили шевронного типа) и наводится усталостйая трещина (фиг,З), после чего образцы:испытываются по схеме трехточечного изгиба.Исследования показали, что для определения Кс материалов с др 25 фЯ можноиспользовать образцы с размерами: тк-6мм, В=12-16 мм и =60 мм,Пр и м е р. Испытания проводились наобразцах из сплава АМГ 6 М (то=5 и 10 мм, др-25 ( с боковыми канавками Я-образной формы, Экспериментальные образцы, вырезанные из предельно деформированных заготовок, имели размеры: В=12 мм и Е=60 мм, Результаты испытаний приведены о таблице.Проведенная статическая обработка полученных результатоо показала, что группы значений Кс 1 для сплавов АМГ 6 Мл,5 и 10 АМГ 6 Мл,10 относятся к одной генеральной совокупности, т.е, Ко предельно деформированного сплаоа АМГбМ не зависит от толщины образцов. Кроме того, полученные значения Ко практически не зависят от длины трещин (0,3510,65) и от глубины боковых канавок (0,7 тк 0.9). Характер разрушения образцов и вид их излома позволяет сделать вывод, что полученные значения Кс следует рассматривать как Кс 20 сплава АМГбМ, Сопоставление полученных значений Кс для АМГ 6 М с литературными данными показывает, что Кс сплава в исходном (недеформирооанном) й предельно деформировайном состояниях одинаков. 25 Таким образом, предлагаемый способ может быть использооан для определения Кс конструкционных материалов. Применение предлагаемого способа определения критических параметров тре щиностойкости по сравнению с используе 30 мыми нэ практике Методиками существенно упрощает процесс определения Кс л 1 атериалов, позволяет снизить расход материалов и использовать при испытаниях установки 35 сравнительно невысокой мощностиФормула изобретенияСпособ определения критических параметроо трещиностойкости конструкционных 40 материалов, по которому призматическую заготовку материала с симметрично расположенными на боковых гранях канавками нагружают растяжением до предельных деформаций материала, вырезают из заготовки 45 образец для испытания на трещиностойкостьс надрезом между боковыми канавками, выращйвают трещину из вершины надреза, нагружают образец до скачкообразного развития трещины и по результатал 1 испыта.50 ния определяют крйтические параметры трещиностойкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижейия трудоемкости и.энергоемкости испытаний листовых материалов, боковые канавки выполняют на больших гранях 55 заготовки и термообрэбатывают материал взоне боковых канавок до снятия остаточных напряжейий перед нагружением заготовки, а надрез выполняют после нэгружения заготовки.1753336 Критические значения коэффициента интенсивности напряжений предельно деформированного сплава АМГбМ3/2кГс/мм а1 к Примечание ро кГс Материал 0,729 0,737 0,749 тк ткано,101,4095,01102,79 АМГбМл,5 95 84 91,67 98,90 91,89 97,23 98,34 104,04 106,95 99,17 97,23 102,23 104,18 100,84 108,80 100,16 283,59 АМГбМл.10 216,13 267,38 261,59 277,80 325,39 246,23 243,54 262,29 253,81 261,59 360,03 325,26 358,13 365,08 301,29 349,98 310,61 343,09 305,10 367,39 345,86 372,94 П р и м е ч а н и е;Ра и Ко - соответственно расчетные значения нагрузки и коэффициента интенсивности напряжений, 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0,752 0,754 0,758 0,760 0,762 0,7640,766 0,767 0,768 0,770 0,772 0,774 0,7760,784 0,789 0,713 0,723 0,728 0,738 0,761 0,770 0,774 0,776 0,779 0.782 0,784 0,785 0.787 0,790 0,799 0,816 0,819 0,822 0,827, 0,54 0,866 0,874 0,886 0.499 0,504 0,484 0,517 0,513 . 0,500 0,516 0,502 0.507 0,489 0,496 0,499 0,511 0.501 0,492 0,506 .0,47,70,487 0,443 0,559 0,466 0,479 0.464 0,397 0,477 0,532 0,477 0,478 0,456 0,365 0,422 0.362 0,3910,475 0,440 0;448 0,434 0,4790,441 0,463 0,447 110,88 104,92 108,49 107,42 102,13 105,41 105,60 102,93 107,79 107,27 107,90 104,34 104,27 108,98 105,36 110;35 103,06 100,31 1 О 8,53 116,43 107,93 106,03 109,67 107,60 105,45 . 110,73 107,50 109,23 105,41 109,67 107,28 109,25 110,48 109,55 110,52 105,61 107,68 108,29 11374 113,97 115,271753336 Составитель Б, В.КурилкТехред М.Моргентал Корректор А. Ворович едактдр В,Д к твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина ои Заказ 2762 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5