Способ определения скорости роста усталостной трещины

(51)5 0 01 И 3/3 ЕТЕН АНИЕ И ЛЬСТВ СКОМУ СВ К(2 (2 ни (72 (56 ни ус гр ск ГОС ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕ ОМСТВО СССР(ГО ПАТЕНТ СССР) 14824330/2808.05.9030.08.93. Бюл, В 32Рижский Краснознаменный институт енеров гражданской авиации им. Леского комсомолаВ.П.Павелко и О.С,ПоповГринберг Н,М. и др, Рост усталостной щины и пластическая зона на воздухе и кууме. - Проблемы прочности, 1981, В . 20-25.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТА УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ Изобретение относится к способам опеления скорости роста усталостных треИзобретение относится к области мехаеских испытаний материалов. Целью изобретения является повыше- точности определения скорости роста властной трещины путем снижения пошностей, связанных с определением паметра интенсивности пластическойормации, в частности глубины пластичедеформированного слоя.На фиг, 1 показана схема погружения екта; на фиг. 2 - общий вид исследуемой ы объекта, примыкающей к границе разения; на фиг. 3 - схема измерений велиы локальной остаточной деформации, 1 - объект исследования, 2 - алмазная ла прибора с радиусом закругления 0,01 , 3 - прибор профилограф-профилометр,самописец прибора, 5 - лента самопис; на фиг. 4: 1 - коэффициент асимметрии кла В 0,15; 2 - В =-0.3; 3 - В =0.5. Я,) 1837206 А 1 щин. Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешностей, связанных с послойным разрушением детали после ее нагружения. Нагружают образец металла, аналогично нагружению детали. Перед нагружением с поверхностей детали и образца удаляют неровности в зоне их разрушения, Определяют величину остаточной деформации детали в зоне излома. В образце определяют зависимость скорости роста трещины в нескольких сечениях от величины остаточной деформации, с учетом указанных параметров определяют скорость роста трещины, 1 табл 4 ил. Предлагаемыи способ имеет следующую последовательность операций.На образце, выполненном из материала той же марки, что и контролируемая деталь, в зоне поверхности образца, где ожидается развитие усталостной трещины, удалят механическими способами поверхностной обработки микро- и макронеровности, Образец подвергают нагружению (см. фиг, 1) той же структуры, что и контролируемая деталь, до возникновения усталостной трещины и последующего ее стабильного роста с возрастаю цей скоростью. В процессе нагружения фиксируют прирост длины трещины в зависимости от наработки, а затем аппроксимацией этой зависимости и ее численным дифференцированием определяют значения скорости роста трещины, На участках траектории роста, где определены значения скорости трещины, измеряют величину локальной остаточной леформац 1 и5 10 15 как перепада высоты от недеформированной точки А поверхности материала до края излома в точке В (см, фиг, 2, 3). Определяют зависимость скорости роста трещины от величины локальной остаточной деформации (например, типа фиг, 4), В зонах поверхности контролируемой детали, где ожидается развитие усталостных трещин, проводят поверхностную обработку и с тем же качеством, что и при подготовке образца. При обнаружении в детали усталостных трещин в процессе нагружения измеряют локальную остаточную деформацию у края излома в различных точках по ее длине и по ее величине определяют скорость роста усталостной трещины в этой детали.Изобретение иллюстрируется следующим примером, Определялась скорость роста усталостной трещины в листовом материале Д 16 АТ толщиной 1,8 и 5 мм с боковым щелевидным надрезом длиной 10 мм, радиусом дна 0,4 мм. Ширина рабочей части образца 100 мм, расстояние между захватами 250 мм.Поверхность образца в зоне ожидаемого развития усталостной трещины обрабатывалась механическим способом для удаления микро- и макронеровностей. Все операции выполнялись на чугунных притирах с использованием абразивных паст. На заключительном этапе доводка поверхности осуществлялась с использованием пасты ГОИ для получения шероховатости поверхности Ях = 0,05 - 0,07 мкм с возможным царапинами глубиной В = 1 мкм.Испытания проводились на испытательной машине ГРМ - 1 с частотой 8,33 Гц до полного разрушения образца. В процессе испытаний дискретно фиксировалась длина трещины и соответствующее ей число циклов нагружения, а затем путем аппроксимации полученной зависимости определялись значения макроскоростей в нескольких сечениях по длине трещины, В тех же сечениях измерялэсь величина локальной остаточной деформации (см, фиг. 2) с использованием прибора профилографапрофилометра Мс записью профиля поверхности материала в зоне, примыкающей к излому, нэ ленту самописца (см, фиг.3), Величина локальной остаточной деформации определялась как перепад высоты от точки А, расположенной на недеформированной поверхности образца. до точки В, расположенной на краю излома (см. фиг. 2, 3), Запись профиля проводилась при вертикальном увеличении в 2000, 1000 и 500 единиц, горизонтальном - 20 и 10 единиц. Длина трассы сканирования (расстояние между А и В) составляла от 3 до 8 мм. Выбор 20 25 30 35 40 45 50 55 увеличений и длины трассы проводился из условия возможно более точного определения перепада высот между А и В при использовании указанного измерительного оборудования,Испытания проводились при максимальных напряжениях в цикле о = 50 и 80 МПа, коэффициенте асимметрии В = 0,15;0,3; 0,5,По результатам эксперимента определены зависимости скорости роста трещины беот величины локальной остаточной деформации й (см. фиг. 4). Получена аппроксимирующая результаты испытаний зависимость где С, ц, щ - параметры, определяемые из условия наилучшего соответствия формулы (1) экспериментальным данным,В таблице представлены результаты непосредственных измерений и определены среднеквадратические отклонения от среднего Б,Приведенные экспериментальные результаты показывают, что по величине локальной остаточной деформации, измеренной на границе разрушения, можно восстановить кинетику роста устэлостных трещин, Установлено, что на зависимость между скоростью роста усталостной трещины и локальной остаточной деформацией оказывает влияние асимметрия цикла нагружения.Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить точность определения скорости роста трещины за счет исключения операций снятия слоев материала и рентгенографирования, а также снизить трудоемкость анализа излома.Способ-прототип применим только при условии свободного доступа к поверхности излома, а необходимость снятия слоев электрополированием и последующим рентгенографированием не позволяют при сравнимой трудоемкости (количество снимаемых слоев и их толщина) достичь нужной точности определения скорости роста, Предлагаемый способ свободен от указанных недостатков, что делает его более перспективным по сравнению с прототипом,Формула изобретения Способ определения скорости роста усталостной трещины детали, заключающийся в том, что деталь циклически нагружают и определяют параметр ее деформации в зоне разрушения, с учетом которого судят оскорости роста трещины, о т л и ч а ю щ и йя тем, что, с целью повышения точности рутем исключения погрешностей, связанных с послойным разрушением детали поле ее нагружения, нагружению, 5 налогичному нагружению детали, подверают образец из материала детали, перед Магружением детали и образца удаляют неровности с поверхностей их зон разрушений, в качестве параметра деформацию детали определяют величину ее остаточной деформации в зоне излома, определяют зависимость скорости роста трещины в образце в нескольких сечениях от величины остаточной деформации в этих сечениях, с учетом которой судят о скорости роста трещинц детали,1837206 едактор А,Плак тор М.Андрюшен о-издательский ком Производ Заказ 2861ВНИИ оставительехред М.Моргентал Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5