Способ испытания материалов на двухосное растяжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 19 ЗОБРЕТ Образец з ажимаре 3 Ю ОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМРИ ГННТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВНА ДВУХОСНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к способам определения прочностных свойствобразцов листового материала путемвыдавливания их гидростатическим давлением. Цель изобретения - повышениеинформативности путем обеспеченияопределения локальной деформации и места возникновения трещины 7 устанавливают в матрицу 5 ют поршнем 2, Давление в ка высокого давления поднимают до величины 0,8-0,9 от давления разрушенияобразца 7. Снимают давление в камере3. На образец в области выпучины наносят делительную сетку и вновь устанавливают образец 7 в испытательноеустройство. К образцу 7 прикладываютдавление величиной 0,8-0,9 от давления, соответствующего разрушению образца одновременно с двух сторон в камерах 3 и 6. Затем повышают давлениев камере 3 до разрушения образца 7,скорость деформации которого поддерживают постоянной, регулируя величи-,ну давления в камере 3. Давление вкамере 6 поддерживают постоянным впроцессе нагружения, в результатечего четко проявЛяется область локализованной деформации. 3 з.п. ф-лы,4 ил., 3 табл. бИзобретение относится к испыта тепьной технике и может быть использовано для определения прочностных свойств образцов листового материала путем выдавливания их гидростатическим давлением через матрицы круглые, эллиптические или других форм.Цель изобретения - повышение информативности путем обеспечения опреде ления локальной деформации и места возникновения трещины. На Фиг.1 представлена конструктивная схема устройства для реализации 15 способа; на фиг.2 - схема преобразователя сигнапа перемещения вершины деформируемой поверхности испытуемого образца; на фиг.3 - конструкция чувствительного элемента преобразователя 20 сигнапа перемещения вершины деформируемой поверхности образца; на фиг.4- график зависимости величины вязкости разрушения К, испытанных материалов от значений относительной протяжен ности эоны локализованной деформации.Устройство для реализации способа содержит первый корпус 1, в котором установлен прижимной поршень 2 с полостью, образующей камеру 3 высокого 30 давления, второй корпус 4, в котором установлена матрица 5 с полостью, образующей дополнительную камеру 6 высокого давления. Между прижимным поршнем 2 и матрицей 5 установлен ис пытуежй образец 7 листового материала. Между поверхностями образца 7, матрицы 5 и прижимного поршня 2 установлены уплотнения 8. Корпуса 1 и 4 скреплены замком 9. Источник высоко го давления, выполненный в виде насоса 10 с электродвигателем 11, соединен с камерами 3 и 6 через блок 12 регулирунюих органов, который электрически связан с блоком 13 управления, выполненным на основе ЭВМ. Дополнительная камера 6 соединена с гидроаккумулятором 14 и предохранительным клапаном 15, Между прижимным поршнем 2 и первым корпусом 1 образо 50 вана полость 16, соединенная с блоком2 регулирующих органов. В дополнительной камере 6 размещен штырь 17 датчика перемещения вершины выпучины испытуемого образца 7, Штырь 17 датчика входит в состав преобразователя55 сигнала перемещения вершины деформируемой поверхности испытуемого образца 7 (фиг,2 и 3) и установлен при помощи втулки 18 скольжения, направляющей втулки 19 и направляющего коромысла 20. Штырь 17 прижимается к ролику 21 пружиной 22, а узел 23 выработки сигнала перемещения электрически свяэ.-с блоком 13 управления.Способ испытания материалов надвухосное растяжение осуществляют сле.дующим образом.Образец 7 устанавливают в матрицу5 и зажимают поршнем 2 путем подач. давления рабочей среды в полость 16. Затем давление рабочей среды подают в камеру 3 высокого давления до величины 0,80-0,90 от давления разрушения образца 7. Затем снимают давление в камере 3. Вынимают образец 7с выпучиной из испытательного устройства. Обезжиривают поверхность выпучины. Наносят на нее с двух сторонделительную сетку. Вновь устанавливают образец 7 в испытательное устройство и прикладывают к нему давление . величиной 0,80-0,90 от давления, соответствующего разрушению образца, ноодновременно в обеих камерах 3 и 6. Затем повышают давление только в камере 3 до разрушения образца 7. При таком нагружении образцов на всех испытанных материалах четко проявляется область локализованной деформации - эона шейки. Чтобы обеспечить стабильность локализованной деформации, обеспечивают постоянство скорости деформации образцов 7 следующим образом. Сигнал, пропорциональныйвеличине деформации образца 7, выработанный узлом 23, поступает на блок13 управления, который, управляя блоком 12 регулируоцих органов, поддерживает давление в камере 3, обеспечивающее постоянство скорости деформации образца 7, В дополнительной камере 6 поддерживается постоянное давление при помощи гидроаккумулятора 14 и предохранительного клапана15. Испытания проводят в автоматическом режиме. Материалами для изготовления образцов 7 служат листовые сплавы алюминия марки АМг 6 и 1201, а также сплав титана марки ОТ 4-1 и листовая сталь типа 18-8. Толщина листов составляет 1,2-3,05 мм. Основная серия опытов проведена на, образцах сплава АМг 6. Испытания образцов других материалов проведены лишь с целью ка14532)1 честненного подтверждения результатов, полученных при испытаниях образцов из алюминиевого сплава маркиАМгб, Свободный размер круглой мат 5рицы составляет 140 мм,В табл,1 представлены значениястандартных механических свойстнобразцов сплава АИгб толщиной 1,52,0 мм,. определенные при однократном 10статическом растяжении, а е, - соответствующая ему предельная пластичность, (7 - предел текучести, бпредел прочности, 3 - удлинение (надесятикратном образце),- сужение 15площади поперечного сечения, бразрушающее напряжение, - конечнаядеформация, соответствующая разрушению.Как следует из данных, представленных в табл,1, все механическиехарактеристики сплавов изменяютсявполне закономерно с изменением величины нагартовки (неличины предварительной деформации ПЛ), что соотнетствует существующим н настоящеевремя представлениям,Предварительно экспериментальноопределены при однократном одноосном статическом разрыве стандартные ЗОи нестандартные механические характеристики плоских стандартных десятикратных образцов н виде двойного весла. Результаты экспериментов представлены в табл.,2, где приведены так 35же и величины соотношений между протяженностью зоны локальной деформации Л (длиной шейки) и равномернымудлинением Ь с одной стороны и стандартными характеристиками пластичности при одноосном 8 и 1 и двухосном(е ) растяжении (в - толщина образца),Из данных, представленных в табл.2, следует, что явного коррелирования между стандартизованными и нестандартизованными механическими характеристиками не наблюдается,В табл.З представлены значениясоотношений между характеристикамипрочности при одноосном и двухосномстатическим однократным нагружениямобразцов сплава АИгб различной степени нагартовки ПД. 1. Способ испытания материалов надвухосное растяжение путем нагружения плоского образца внутренним гидравлическим давлением, измерения давления среды и деформации образца впроцессе нагружения и в момент разрушения и определения по ним прочностных свойств материала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения информативности ггутем обеспечения определения локальной деформации и места возникновения трещины, нагружение образца осуществляют до выявления области локализованной деформации, измеряют давление среды, соответствующее этой деформации, прикладывают к образцу равное ему давление с другой стороны и поддерживают его постоянным но время дальнейшего нагружения, а деформацию измеряют в зоне локальной деформации.2Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что после выявления зоны локальной деформации в этой зоне на поверхность образца наносят сетку, а измерение деформации осуществляют путем измерения изменения размерон сетки.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что за момен." ныявле 55 Из табл.З следует, что между характеристиками прочности, определенными при одноосном и двухосном нагружениях, наблюдается явная корреляция в зависимости от величины ПДстепени нагартовки.Отсюда следует, что характеристика локальной, сосредоточенной деформации не может быть определена рассчетным путем, исходя из соотношенияобычных стандартизованных характеристик. Ее следует определять экспериментально,Иа фиг.4 представлен график с корреляционной кривой, связывающей значения вязкости разрушения К,С со значениями относительной локализованной,сосредоточенной ппастической деформацигг.Как следует из рассмотрения и анализа, представленных на фиг,4 данных, между неличинами Е, С и/Ьнаблюдается прямая, хотя и не линейная,корреляция,Таким образом, способ дает возможность оценить величину вязкостиразрушения, Способ дает возможностьоценить трещиностойкость материалана образцах небольших толщин, т,е.реализует условие плоской деформации. формула из обретенияОдноосное растяжение Степень нагартовкиПД, % 11; %,8 ,2 Таблиц аЗ Степеньнагарбв от в ь +То бв-оа5 Р 2 ГР бР вки 1,8,15 ния области локализованной деформации принимают момент нагружения образца до величины давления 0,8-0,9 от величины давления разрушения,4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагружение об 1453231 6р аэца осуществляют с равномернойскоростью деформирования путем измерения перемещения вершины деформируе 5мой поверхности и изменения в соответствии с ним нагружающего давления среды. 71 Оф 546 01376 261 74 0,667 0,157 1,70 81 0,757 0,109 1,421453231иСоставитель Б. Грабовор И.Бланар Техред М,Дидык Корректор В.ГиЗаказ 7274/37 Тираж 788 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектназводственно-поли