Способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении

Соеэ СоввтскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 894448. 7 (088,8) РВУАвретвеве кеинтвт СССР ав Авлвм язебрвтввкв н еткрытий(72) Авторы изобретения Г.В.Степанов и В.И.Романченко т Институт проблем прочности АН украинс ой ССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ РАЗРУША 1 ОКЕЙ НАГРУЗКИ ПРИ ОТКОЛЬНОМ РАЗРУШЕНИИ 0;, - р СНН ), 1 Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к способам определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении.Известен способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении, покоторому величину разрушающей нагрузки б(определяют по формуле где Ч - скорость свободной поверхг 1ности образца в момент выхода на нее ударной волны, Ч 2 - скорость свободной поверхности, соответствующая моменту откола, С - скорость звука, 9 - плотность материала 11.Недостатком этого способа является неопределенность одного из параметров - скорости звука С, в качестве которого используют скорость звука в полупространстве, скорость пластической волны, либо рассчитывают ее величину в зависимости от давления, Такая неопределенность снижает ,точность определения величины разрушающей нагрузки.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении, заключающийся в том,что нагружают образец высокоскоростным ударом пластины, вызывающим откол, непрерывно регистрируют параметры ударной волны в образце с помощью датчика давления, который устанавливают на подложке на некото- ром расстоянии от тыльной поверхности образца, Подложка и образец выполненынэ различных материалов, а величину разрушающей нагрузки определяют по толщине отколовшейся пластины 121.Недостаток этого способа заключается в том, что толщину отколовшейся пластины определяют по достаточно громоздким формулам, что повьппает трудоемкость определения разрушающей нагрузки.Кроне того, расчет разрушающей нагрузки но толшине откола производится со значительной погрешностью, 5 поскольку толщина отколовшейсяпластины непостоянная из-за наличиярыхлости и трещиноватости в области откола, В процессе движения отколовшейся пластины при значительных рас стояниях ее полета до соударения происходит затухание откольного импульса, вследствие чего импульс при ударе о подложку несет искаженную информацию о параметрах ударной волны 15 в образце и разрушающей нагрузки, что снижает точность определения разрушающей нагрузки. 0 ( Ь 2 др где У - скорость тыльной поверхностиобразца,толщина пластинырО - скорость ударной волны вобразце,а величину разрушающей нагрузки определяют как разность максимальногодавления, регистрируемого датчиком,и давления в точке, соответствующейотколу.На фиг, 1 показана схема реализации предлагаемого способа, на фиг.2 -график давления, по которому рассчитывают разрушающую нагрузку; нафиг. 3 и 4 - диаграммы волновыхпроцессов в образце,45Способ осуществляется следующимобразом.В образце 1 создают ударом бойка2 ударную волну, при отраженйи которой от тыльной поверхности 3 вобразце возникает откольное разрушение. При ударе тыпьной поверхности 3в образце 1,возникает откольноеразрушение. При ударе тыльной поверхности 3 о подложку 4, установленную на расстоянии Д от нее, в последней возникает ударная волна, профиль которой регистрируется датчиком 50 Цель изобретения . - повьппение точ" ности и снижение трудоемкости.Укаэанная цель достигается тем, что датчик давления устанавливают на подложке из того же материала, что и образец, расстояние Ь от него до тыльной поверхности образца выбирают иэ условия О 25 30 35 40 5 давления с помощью осциллографа б через согласующую схему 7, По осциллограмме еисперимеита (фиг.2 определяют максимальное давление Р и давление в точке излома, связанной с отколом Р 4 и далее рассчитывают разрушающее напряжение по формулеР 4При отражении ударных волн 0-1 и 2 -1 в образце 1 (фиг.3) от тыльной поверхности 3 возникают две волны1разгрузки 1-.2 и 1-0 встречных направлений, при взаимодействии которых в образце 1 формируется область растягивающих напряжений АВСД. Под их действием при напряжении, соответствующем состоянию 3, возникает отколР правая граница которого лежит на характеристике ВС, Появление дополнительной свободной поверхности при развитии разрушения приводит к изменению характера спада давления. Поскольку имеющиеся средства измерения профиля давления ударных волн способны регистрировать лишь сжимающую нагрузку, схема опыта должна предусматривать действие лишь сжимающих напряжений в местах их установки. Если на некотором расстоянии Ь от тыльной поверхности 3 расположить подложку 4 из материала образцато при ударе тыльной поверхности 3 о подложку 4 образуются две волны сжатия с состоянием 1 за фронтом. При выходе на зту границу той части)волны разгрузки 1-0, которая прошла через область откола, давление начнет снижаться до состояния 4, а затем вследствие появления откола и образования свободной поверхности вновь возрастет до некоторой величины. Нетрудно заметить, что разность давлений в точках 1 и 4 будет в точности соответствовать величине разрушающих напряжений.Проведенный анализ показывает, что для реализации предлагаемого способа необходимо обеспечить соударение тыльной поверхности 3 образца 1 с подложкой 4 в момент времени междуи р что регламентирует величину зазора соотношением0 Ьс 2 дОТаким образом, применение одинаковых материалов образца и подложкии выбор определенного зазора междуобразцом и подложкой по указанномувыше соотношению позволяет повысить 894448ние Ь от него до тыльной поверхности образца выбирают из условия0 (ЬС 2 Х-Р - 1 точность определения величины раз 1рушающей нагрузки за счет устранения 5 неопределенности в значениях расчетных величин и снижает трудоемкость определения разрушающей нагрузки. где Ч - скорость тыльной поверхностиобразца,д - толщина пластины;0 - скорость ударной волны в об 16 разце;а величину разрушающей нагрузки определяют как разность максимальногодавления, регистрируемого датчиком,и давления в точке, соответствующей1 отколу Формула изобретения 20 Способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении, заключающийся в том, что нагружают образец высокоскоростным ударом пластины, вызывающим откол, непрерывно регистрируют параметры ударной волны в образце с помощью датчика давления, который устанавливают на подложке на некотором расстоянии от тыльной поверхности образца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, датчик давления устанавливают на подложке чз того же материала, что и образец, расстояИс точники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Новиков С.А, и др, Исследованиеразрушения стали, алюминия и медипри взрывном нагружении, Физика металлов и металловедение. Том 21,вып. 4, 1966, с. 608.2. Дремин А.Н. и др. Исследованиеоткола в воде, этиловом спирте иплексигласе. Сб. 1 орение и взрыв",М., "Наука", 1972, с. 569 (прототип).894448 Составитель С. СтупниковН. Безродная Техред А.Бабинец Корректор Н.Швыдкая Реда каз,11469/6 Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,илиа Тираж 910 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш