Способ оценки способности материала к торможению усталостного разрушения

(51) 4 (в 0 ЛИСА БРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТ ЕЛЬСТВ(21) отехнический рЬдс я к исслетв материаколичествентериала к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ 0 НИЕ И 4176099/25-28(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СПОСОБНОСТИ МАРИАЛА К ТОРМОЖЕНИ 10 УСТАЛОСТНОГОРУШЕНИЯ(57) Изобретение относит дованию прочностных свой ла, а именно к способам ной оценки способности м торможению усталостного разрушения, иможет быть использовано для оценкитрещиностойкости материала при циклическом нагружении. Целью изобретенияявляется повышение точности при оценке слабобороздчатой структуры излома.Способ основан на измерении среднегоузла наклона микроучастков на поверхности излома в зависимости от длинытрещины и последующей обработки полученных результатов для оценки коэффициентов в уравнении Париса. Приэтом процесс измерения автоматизирован путем применения в устройстве,реализующем предлагаемый способ,вычислительного комплекса 3 на баземиниЭВМ, электромеханического про-.филограВа а, циарового вольтметра 5, рт 1блока 6 управления и перфоратора 7.6 ил. С:Изобретение относится к исследова"надю прочностных свойств материала,а именно к способам количественнойоценки способности материала к торможжению усталостного разрушения, иМожет быть использовано для оценкитрещиностойкости материала при циклиЧеском нагружении.Цель изобретения - повышение точалости при оценке слабобороэдчатой(труктуры излома,На Фиг.1 приведен пример структурЙой схемы системы, реализующей предлагаемый способ; на Фиг.2 - схематичес 15ое изображение разрушенного образа; на фиг.З,- образец для проверкипособа; на Фиг.4 - 6 - диаграммы,оясняющие способ.Система (Фиг.1) содержит устройтво 1 для проведения усталостныхспытаний образцов, автоматизированую установку 2 для измерения шерохоатости поверхности и вычислительый комплекс 3 для обработки резуль-. 25атов измерений и выполнения расчетовУстройство 1 для проведения устаостных испытаний - серийно выпускаеая установка для проведения стандартых испытаний образцов на цикличесое растяжение,:например усталостнаяезонансная машина УРМ.Автоматизированная установка 2ключает последовательно соединенныелектромеханический профилограф 4.,го материала тормозить усталостноеразрушение изломы нескольких стандарт ных образцов, испытанных на усталостную долговечность с помощью устройства 1, обследуют на автоматизированной установке 2. Для этого осуществляют профилометрирование поверхностиизлома вдоль направления распространения трещины от очага разрушениядо долома по нескольким параллельнымтрассам. При этом образец устанавливается на столике профилографа 4так, чтобы направление растяжения совпадало с вертикалью. Тогда каждаяпрофилограмма описывает изменениевысоты неровностей Н от длины трещины в профильном сечении излома, обусловленное отклонением траектории трещины от прямолинейного горизонтального макронаправления х, диктуемого условиями нагружения (фиг.2). Результаты профилометрирования представляются в цифровом виде посредством цифрового вольтметра 5 и выводятся на перфолент ту перфоратором 7, управляемым блоком 6, который преобразует параллельный цифровой код вольтметра 5 в последовательный код перфоратора 7. Далее осуществляются обработка результатов профилометрирования и выполнение расчетов на вычислительном комплексе 3 по следующему алгоритму.Для каждой профилограммы определяют углы наклона отдельных микроучастков профильной кривой к горизонтали с помощью операции численного дифференцирования. Далее осуществляют усреднение абсолютных значений углов сначала по отдельным участкам длины тре" щины,в пределах профилограммы,а затем по трассам всех обследованных образцов. После этого осуществляют сглаживание полученной зависимости среднего угла наклона 4 Мот длины трещины известными методами, например, интерполяцией кубическим сплайном по методу наименьших квадратов.Затем для нескольких пар значений длины трешины 1; и 1 рассчитывают выборочные значения показателя степени и уравнения Париса по Формуле1 И и 1К 1 ф " (ф )Ф 3 да 1л К(1,) где( ) (1,) -( (1, + д 1)- 1(1)ф с(1(1 а +1) -Ю(1 ) - конечные приращения средне" го угла наклона (Ы на длинах 1 и 1 1 Л К(1:) иьК 1) - размах коэффицйента интенсивности для трещины нор.- мального отрыва длиной 1 и 1, рас-.считываемого по известным в механике трещин соотношениям, учитывающим геометрию испытанных образцов.Окончательно показатель степени уравнения Париса и определяют путем усреднения всех его выборочных значений, рассчитанных по Формуле (1).гПоскольку из литературы известно о существовании прмяолинейной зависимости между и и 1 С в пределах сплавов(2) 55 1 .ь 61----- = сопят,й 1 1 ид 1Подставляя в (2) вместоп 11 тр его выражение из формулы Париса,получают откуда для произвольных значений 1, и 1 следует (1).Выборочные значения показателя степени и уравнения Париса определяют ся после сглаживания экспериментальных зависимостей среднего угла наклона (е от длины трещины 1 (Фиг.6). Для случая4 235,3 МПа,. сГ 1 :1 мм, /1; - 1 1= 1,2,3,4 мм значения показателя степени и, рассчитанные, соответственно, по 9,8,7 и 6 выборочным значениям, составляют 1,49,1,442,1,384 и 1,512. Отклонение от значения и, усредйенного по всем 30 выборочным значениям и равного 1,453, во всех случаях не превышает 5 Х. Совпадение значений показателя степени и, определенных по предлагаемому способу и непосредственно по кинетической диаграмме (Фиг.4) (и1,55) можно признать хорошим. Формула изобретения Способ оценки способности материала к торможению усталостного разрушения, заключающийся в том, что образцы с концентратором нагружают циклической растягивающей нагрузкой до его разрушения и измеряют характеристики поверхности излома, по которым определяют коэффициенты С и и в уравнении Париса 11/1 И = СдК , где д 1/ЙИ скорость распространения усталостной трещины, Ь К - размах коэффициента ин тенсивности напряжений в ее вершине, по которым судят об усталостном разрушении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при оценке слабобороздчатой структуоы излома, вкачестве характеристики поверхности излома измеряют средние углы наклона микроучастков, расположенных на параллельных участках поверхности излома, разрушенных образцов в зависимости от длины трещины, с учетом которых определяют коэффици " ент и по формуле- -Еп1М к-с") (1)дс с) (1 )где и -- выборочное знаК 1 чение коэфйици К (1) ента и для одного участка;, 5 1455276М - число выборочных значений;- конечные пщюраращения величины ЬК(1 ) и АК(1 )ссреднего угла(1 наклонамикроучастковпри варьировании отрещины длиной1; и 1, соответственно, наконечную величину д 1;- размах коэффиць- ента интенсивности напряжений в вершине трещи" ны длиной 1; и 1, соответст.венно.1455276 Ы, град едактор И,Касарда краж 78 Подписно дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 П водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Йроектна Заказ 745 ВНИИПИ Го ставит хред М Ю М