Способ определения ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций

ЯО 1010526 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01 Н 23/2 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ НИЯК АВТОРСКОМУ ЕЛЬ Я ъЪЮМай СУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Институт механики АН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 344327, кл. 6 01 И 3/28, 1970.2. Авторское свидетельство СССР9 421920, кл. 6 01 В 23/20, 1972.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2985909/18-25,кл. 6 01 Б 23/20, 18.09.80 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСАПЛАСТИЧНОСТИ МАТЕРИАЛА ТОНКОСТЕННЫХЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ, включающийснятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемогообразца, измерение количества крис,таллитов основной фазы материала,формирующих ограниченную текстуру,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения контроля ресурсапластичности и повышения экспрессности, снимают текстурные рентге,нограммы эталонных образцов из исследуемого материала, деформированных при варьируемых соотношениях радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зависимость количества кристаллитовУ формирующих цилиндрическую текстуру, от радиального компонента деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирукщих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения радиального и ,тангенциального компонентов деформации, снимают текстурные рентгенограммы образца из исследуемого элемента конструкции, измеряют для , него количество кристаллитов, формирущцих цилиндрическую и ограниченную текстуры, определяют по градуировочньи кривым радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующие процессу изготовления элемента, и,его ресурс пластичности при заданной величине соотношения главных напряжений в условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компойентов деформации и найденных.Изобретение относится к технике измерения механических свойств материала тонкостенных элементов конструкций и может быть использовано в различных областях машиностроения, авиа- и судостроения, где широко используются указанные элементы конструкций.Известен способ оценки штампуемости листовой стали по измерению ее структурных характеристик, включающий составление шкалы интегральная интенсивность дифракционной линии (110) решетки феррита - вид штампуемости по эталонным пробам и измерение интегральной интенсивности дифракционной линии (3;О) решетки феррита образца, по величине которой по шкале оценивают штампуемость листовой стали (,1 3.Известен также способ определения штампуемости листовой стали по ее структурным характеристикам, измеряемым на рентгеновском дифрактометре, включающий измерение полу- ширины дифракционного пика от кристаллографической плоскости (220) и сравнение ее значения с предварительно составленной шкалой значений полуширины дифракционного пика от кристаллографической плоскости (220) в зависимости от вида штампуемости по эталонным пробам 2 1.Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения ресурса пластичнос-. ти материала тонкостенных элементов конструкций, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемого образца, измерение количества кристаллитов основной фазы материала, формирующих ограниченную текстуру 3.3.Однако известный способ включает много операций в связи с использованием структурного метода и ряда методов текстурного анализа (в частности, построение полюсных фигур для определения вида напряженного состояния) . Кроме того, он применим только к таким усЪювиям нагружения, при которых величина соотношения главных напряжений в процессах формообразования и эксплуатации совпадает, тогда как дпя ряда ответственных элементов конструкций это условие, как правило, не реализуется. В этом случае на ресурс пластичности материала оказывает влияние не только соотношение главных напряжений при эксплуатации, но и величина Радиального и тангенциального компонентов деформации, соответствующие условиям изготовления рассматриваемого зле мента конструкции, Величину компо. нентов деформации нельзя оценить510 по ширине дифракционных линий основной фазы исследуемого металла, так как ширина линий является интегральной характеристикой структурного состояния материала.Цель изобретения - упрощение контроля ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций и повышении его экспрессности.Цель достигается тем, что согласно способу определения ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций, включающему ориентированных хаотически О, а также формирующих цилиндрическую текстуру 0 и ограниченную тексту- РУ 0 ОНа фиг.1 приведена текстурнаяРентгенограмма (110)Ы снятая для плоскости НП-НТ (направление продольное - направление тангенциальное) образца, изготовленного путем хо 60 о 5 снятие рентгенограмм эталонных образцов и рентгенограмм исследуемогообразца и измерение количествакристаллитов основной фазы материала, формирующих ограниченнуютекстуру, снимают текстурные рентгенограммы эталонных образцов из исследуемой стали, деформированныхпри варьируемых соотношениях радиального и тангенциального компонентов деформации, строят зависимостьколичества кристаллов, формирующихцилиндрическую текстуру, от радиальной деформации и зависимость отношения количеств кристаллитов, формирующих цилиндрическую и ограниченную текстуры, от отношения рядиальной и тангенциальной деформацииснимают текстурные рентгенограммыобразца из исследуемого элементаконструкции, измеряют для него количество кристаллитов, формирующихцилиндрическую и ограниченную текЗ 5 стуры, определяют по градуировочнымкривым радиальный и тангенциальныйкомпоненты деформации, соответствующие процессу изготовления элемента, и его ресурс пластичности 40 при заданном соотношении компонентовглавных напряжений в .условиях эксплуатации определяют как разность предельных значений компонентов деформации и найденных.45Сущность предлагаемого способасостоит в следующем.Для эталонных тонкостенных образцов, изготовленных.из исследуемойконструкционной стали, хаРактеРизующихся различными значениями соотношения радиального и тангенциальногокомпонентов деформации Ег и Е,снймают текстурные рентгегйограммы основной фазы материала, по которымопределяют количество кристаллитов,лодной вытяжки, из стали феррито-перлитного класса.Яс, Яц и Цх характеризуются со-.ответственно площадью зон, ограниченных линиями 1 и,2, 2 и 3, 3 и 4.Для эталонных образцов строят зависимости вида Я -Е, (фиг.2) иО /Я,-Е, 1/Е+ (фйг.3). Для,образца, изготовленного из исследуемого тонкостенного элемента конструкции, снимают текстурную рентгенограмму ос- О новной фазы материала, по ней определяют значения Я и Я /Цо, Для найденных значений , и 0 /Цо по граду.ировочным кривым 0-Ег 1 и Цц/Оо Б 1.1/Е 1 находят значения ЕГ 1, Е 1/Е 11 и рассчитывают Е , соответствующие ус 1ловиям изготовления исследуемого .элемента конструкции.Ресурс пластичности материала исследуемого тонкостенного элемен та ДЕ и ЬЕ определяют соответст,венно как разность предельных значений Е и Е при величине соотношения главных напряжений, реализуемого в процессе эксплуатации, и найденных значений Еи . Е 1, Пре" дельные значения Е й Е.соответстг 1вуют максимальной равномерной пластической деформации отожженного элемента исследуемой стали, когда деформационный наклеп, связанный с процессом его изготовления, отсутствует. П р и м е р. Ресурс пластичности трех тонкостенных цилиндрических элементовйЕ г и д Е из стали Ферритоперлитного класса определяли при двух соотношениях, главных напряжений в условиях эксплуатации: о /6 =со (одноосное раотяжение) и б /э -- О, (двухосное растяжение)и соответст- вующих им предельных значениях компонентов деформации Е и Е.В таблице нриведенй численные значения измеряемых текстурных и деформационных характеристик, используемых для оценки ресурса пластичности.Из приведенных данных следует, что при учете компонентов деформации, соответствующих процессу изготовления рассматриваемого тонкостенного элемента, усиливается зависимость ресурса пластичности в радиальном 5 и тангенциальном направлениях от величины соотношения главных напряжений 6 /6 при эксплуатации. При этом для первого элемента резко.уменьшается ресурс пластичности в 10 .тангенциальном направлении (до ДЕ= 1) по сравнению с радиальным (ЬЕ,.= 6), в случае Д/6=со и сохраняется достаточно вйсокий уровень ресурса пластичности в радиаль ном и тангенциальном направлениях (йЕ= 6 и йЕ.= 9) в случае 6 /б2 = 0,5, Отсюда следует, что первый тонкостенный элемент можно эксплуатировать в условиях двухосного растяжения (при 6 /62= 0,5), а в условиях20 Одноос ного растяжения (при б. /И= со) не рекомендуется. Второй элемент не рекомендуется использовать при Ы/Ы = 0,5, а тетий можно.Предлагаемый способ определения ресурса пластичности дает возможность по сравнению с известными установить радиальный и тангенциальный компоненты деформации, соответствующиепроцессу формообразования тонкостен-,ных элементов конструкций, и учестьвлияние найденных компонентов деформации на деформативную способностьматериала при различных соотношенияхглавных напряжений в условиях плоско,го напряженного состояния, что позво-..ляет более точно определить ресурспластичности материала этих элементов в радиальном и тангенциальном направлениях для заданного соотношенияглавных напряжений при эксплуатации,а следовательно, повысить надежностьих работы благодаря рациональномусогласованию условий формообразования со способом нагружения при эксплуатации. Прогнозирование на основе предла" гаемого способа оптимальных условий . эксплуатации,при которых для выяв-. ленных деформационных характеристик процесса формообразования тонкостенных элементов реализуется наибольший ресурс пластичности, обеспечивает повышение срока службы конструкции, ,что имеет важное народно-хозяйственное значение как резерв экономии металла и повышения его качества.1010526 б% Фиг. Р оставитель Е.Сидохиехред М.коштура Корректор М.Демчик едактор Г.Безвершенко писное д. 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектна Заказ 2479/33ВНИИПИпо113035 Т Государс делам изо Москва, раж 871венного комитетаретений и открытиЖ, Раушская на