Способ определения верхней границы упругого гистерезиса материала

(56) Авторское свидетеМ 715974, кл. 6 01 й ический инсти Левин, А.Н, Чу нов ьство СС /16 198 11, О.ДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ О ГИСТЕРЕЗИСА МА" носится к испытанию быть использовано для(54) СПОСОб ОПР ГРАНИЦЫ УПРУГО ТЕРИАЛА (57) Изобретение о материалов и может ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТИзобретение относится к механическим испытаниям металлических материалов и может быть использовано для измерения упругих и неупругих свойств материалов при статическом и динамическом знакопеременном нагружении.Известен способ определения упругого гистерезиса, согласно которому свободный конец консольно закрепленного образца из танколистового материала устанавливают в захвате с зазором, достаточным для нарушения контакта между захватом и образцом. Прикладывают к свободному концу образца знакопеременный изгибающий момент с помощью привода, В момент прохождения захватом нейтрального положения привод выключают. После этого измеряют остаточный прогиб образца, по величине которого рассчитывают значение упругого ги-. стерезиса. измерения упругих и неупругих свойств материалов при статическом и динамическом знакопеременном нагружении. Цель изобретения - повышение точности путем учета эффекта Баушингера. Образец материала нагружают циклически с возрастающей амплитудой так, что противоположные по знаку амплитуды деформаций для каждого цикла равны по абсолютной величине, Определяют семейство полных петель механического гистерезиса циклов и по моменту раскрытия полной петли гистерезиса судят о верхней границе упругого гистерезиса. 2 ил 1 табл,ЬаОднако этот способ позволяет определить только момент конца упругого гистерезиса. Точность определения низкая, что ф связано с грубой дискретизацией процесса нагружения СПИзвестно, что в цикле нагрузка-разгрузка за напряжение йачала упругого ги- р стерезиса принимают максимальное напряжение, по достижении которого фиксируют замкнутую петлю механического гистерезиса (ПМГ) - предел упругости Ое,За напряжение конца упругого гистерезиса принимают максимальное напряжение, по - ь достижении которого замкнутая ПМГ переходит в раскрытую ПМГ (предел упругости . о).Согласно известному способ,. образец подвергают статическому знакопеременно-. му нагружению со ступенчатым повышением в каждом последующем цикле конечнойнагрузки, Измеряя напряжение и деформацию, строят петлю механического гистерезиса, Поэтапно нагружая образец, получают семейство ПМГ, По изменению вида петель в нем судят о границах упругого гистерезиса для данного вида образца,Недостатком известного способа явля.е 1 ся"ниэкая точносТь определения верхней границы упругого гистерезиса, Это обусловлено тем, что не учитывают влияние эффекта БауШингера, имеющего место при знакопеременном нагружении, Указанный эффект заключается в том, что при изменении знака нагрузки образец деформируется значительно легче, чем в случае повторного нагружения с тем же (первоначальным) знаком, т,е. имеет место зависимость пластического поведения металла от направления повторного нагружения. Во всех описанных способах эффект Баушингера не учитывается.Так, в известном способе при получении каждой ПМГ амплитуда нагрузки (как прямой, так и обратной) в знакопеременном цикле поддерживается постоянной, т.е.и еет место симметричная по нагрузке 25 ПМГ. Поскольку о верхней границе упругого гистерезиса судят по моменту раскрытия полной ПМГ, то не учитывая эффекта Баушингера, по известному способу фиксируют более раннее раскрытие полной ПМГ. Таким 30 образом, величины параметров верхней граниЦы упругого гистерезиса (напряжение, деформация) оказываются заниженными по отношению к истинным значениям, Область упругого гистерезиса сильно сужается, 35Расширение области существования упругого гистереэиса имеет двоякое значение, В плане прикладном, более точное определение верхней границы упругого гистерезйса при знакопеременном нагру жении означает снижение требований к уровйю предела упругости, т.е, появляется возможность снизить материало- и энергоемкость технологических процессов обработки деталей типа упругих чувствительных 45 элементов, Более того, учитывая вышескаэанйое, можно изменить технологический пгроце"с так, что предел упругости будет сжййнажтенг довеличины, уточненной по предлагаермкаогнму способу, а прочностные и пла СтйЧЕСКйЕ ХнаркакКнтКЕргИСтИКй. МатЕрИада значительно повысятся.С точки зрения вклада в теоретическиеразгрвбкоткй, уваелйченйке граниЦ утпругого гИС- терезисзк потретбует более точно очертить 55 гцмделыр действйя и строже интерпретировать раббтукя:хзнизмов междислокациоьгного и диусуйжзционно-примесного взаимодейстаИг"яу; К 6 НтрОЛИруЮщИХ ЭКСПЛуатацИОННЫЕ. характеристики упругих чувствительныхэлементов,Цель изобретения - повышение точно-сти определения верхней границы упругогогистерезиса за счет обеспечения равенстваабсолютных величин амплитуд деформацийдля каждого цикла,Поставленная цель достигается тем, чтопри определении верхней границы упругогогистерезиса материала образец нагружаютциклически с возрастающей амплитудойзнакопеременнь 1 ми усилиями, нагружениедля учета эффекта Баушингера проводят собеспечением равенства противоположныхпо знаку амплитудных значений деформаций в каждом цикле, определяют семействополных ПМГ циклов и по моменту раскрытияполной петли гистерезиса судят о верхнейгранице упругого гистерезиса.На фиг,1 представлено семейство полных петель механического гистерезиса, полученных в упругой, упругопластической и. пластической областях нагружения (изображены петли, полученные без учета эффектаБаушингера (заштрихованный контур) и сучетом данного эффекта (светлый контур),Оа- предел неупругости, полученный при из-вестном способе, а - с учетом предлагаемого способа; на фиг,2 - схема полученияполной ПМГ на верхней границе упругогогистерезиса и определение ее характеристик с учетом предлагаемого способа,П,р и м е р, Определение границ упругого гистерезиса на образцах иэ промышленного медно-алюминиевого сплава.Проводят определение границ упругогогистерезиса образцов сплава БрА 5. Химический состав сплава соответствует ГОСТ18175-78. Образцы проволочные с рабочими размерами длиной 65 мм, диаметром 1мм предварительно деформированы воло-.чением до деформации е = 9 и отожженыпри различных температурах (температурыотжигав указаны в таблице).Образцы деформировали кручением вустановке типа "обратный крутильный маятник" РКаа.ууяПИ.З), Скероста натруженна.5 х 10 с . Проводили параллельные измерения в выборках из 3 образцов, Точность определения сдвигового йапряжения ( т) придоверительной вероятности Р = 0,95 составила Лг= 0,19 МПа, а относительной сдвиговой деформации - 1 х 10 отн,ед,-бНагружение проводили по двум режимам. Первый режим - нагружение до определенного уровня нагрузки, разгрузка,нагружение с противоположным первоначальному направлению знаком до того жеуровня нагрузки, Затем процедура повторялась, Уровень, до которого проводили нагружение, в каждом последующем циклевозрастал, Получают ПМГ, симметричныепо амплитуде нагрузки,Второй режим - нагружение до определенного уровня нагрузки, фиксациядостигнутой величины деформации, соответствующей этому уровню нагрузки, далееразгружение и нагрузка с противоположным знаком до достижения величины деформации, равнойпо модулю деформации,зафиксированной при прямом (первоначальном) нагружении. В последующих петлях максимальная нагрузка петли(деформация) ступенчато возрастала. Фиксируют петли, симметрйчные по деформации.Из полученных по указанным режимамсерии ПМГ определяют границы упругогогистерезиса и величины их характеристйк, 20Характеристики нижней(н) и верхней(в)границ упругого гистерезиса образцовсплава БрА 5 после деформации и отжигапри различных температурах представленыв таблице. г и у- соответственно напряжение и деформация, полученные по известному способу(первый режим, беэ учета зффекта Баушингера), т иу - напряжение и деформация, измеренные по предлагаемому способу).Таким образом получают существенно отличные значения характеристик верхней границы упругого гистерезиса ( тт,; )Ъув) после различных режимов термической обработки образцов.Формула изобретения Способ определения верхней границы упругого гистерезиса материала, заключающийсяя в том, что образец нагружают циклически с возрастающей амплитудой энакопеременными усилиями, определяют семейство полных петель механического гистереэиса циклов и"по моменту раскрытия полной петли гистерезиса судят о верхней границе упругого гистерезиса, о т л и ч а ющ и й с я тем. чтб, с целью повыаения точности путем учета эффекта Баущингера, нагружение осуществляют таким образом, что противоположные по знаку амплитуды деформаций для каждого цикла равны по абсол ютной величине.оставитель А. Чукановехред М,Моргентал Корректор . О, Кравцо Редакто Заказ ЗОВ 4 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 1 13 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нно-издательс й комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина роиэво