Образец для испытания материала на сопротивление усталости (его варианты)

 

1. Образец для испытайия материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью , содержадей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки, отличающийс я тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при изгибе и экономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при исгмтании меньшего количества образцов , геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия сЗ;р const при DI/c3i 1,5, где d и р - внутренний диаметр и радиус кольцевой выточки соответственно; D - диаметр -и ступени. 2. Образец для испытания материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочейJ частью содержащей на каждой ступени концентратор в виде кольцевой выточки, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при растяжении и кручении и i (/) экономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меныиего количества образ;цов , геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений, выбраны из условия Д --f -consi при Х d 1.5, о -Ipi где К - коэффициент ( К 1 для образца , испытуемого на растяжение, для образца, испытуемого на кручение).

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 925

G 01 М 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3441462/25-28 (22) 19.05.82 (46) 07.11.83. Бюл. И 4 1 (72) Е ° И.Мамаева, В;И.Артемьев, Г.З.Зайцев и П.И.Кудрявцев (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

ЦНИИТмаш (53) 620,178.311,4(088,8) (56) 1. Вкольник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник, M., "Металлургия", 1978, с.26-32.

2. Кудрябцев П.И. Метод исследования кинетики развития усталостных трещин. "Заводская лаборатория", 1968, И 1, с.88-90 (прототип) . (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА

НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ (ЕГО ВАРИАНТЫ), (57) 1. Образец для испытайия материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки, о т л и ч à ю щ и и с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при изгибе и зкономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия

3; p; = const при З; /c1, >1,5, где d, и p; - внутренний диаметр и радиус кольцевой выточки соответственно;

D - диаметр -й ступени.

2. Образец для испытания материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержня св ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор в виде кольцевой выточки, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости испытания при растяжении и кручении и зкономии материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образ, цов, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений, выбраны и з у слови я

=const npu Э; (д; Ъ 1,5, Д;+К ; где К - коэффициент (К =1 для образца, испытуемого на растяжение, K=2 для образца, испытуемого на кручение) .

1052/2) з

Изобретение относится к исследовэ нию прочностных свойств материала, а именно к образцам для испытания материала на усталостную прочность, 5

2Î

25 зо

5О

И э ее сте н образец для и с пыт а ни я мат ери ал а на сопроти влени е уст алости, содержащий две захватные части и рабочую часть, на которой нанесен надрез (1)

Недостатком известного образца является малая информативность испытания материала на сопротивление усталости, поскольку нагружение осуществляют при одной амплитуде напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является образец для испытания материала на сопротивлег е усталости, выполненный в аиде цилиндрического стержня со ступенчатой частью, "îäåðæàùåé на каждой ступени концентратор напряжений в аиде кольцевой выточки .

В образце при нагружении внешним усилием возникают различные напряжения в различных сечениях, и это позволяет одновременно испытывать исследуемый материал при различных уровнях напряжений и различных геометрических параметрах концентраторов напряжений 12)

Недостатком такого образца является большая трудоемкость и большие затраты материала при получении данных о сопротивлении усталости . Это связано с тем, что информация о сопротивлении усталости материала на различных ступенях образца может быть несопоставимой вследствие несоблюдения условия постоянства критерия подобия усталостного разрушения. Для получения достоверных ре." зультатов испытания .необходимо увеличивать число образцов.

ЦелУ изобретения - сокращение трудоемкости испытания, экономия материала за счет получения данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов.

Поставленная цель достигается тем., что при испытании на изгиб, в образце для испытания материала на сопроти вление усталости, вы полне нном в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей част ью. содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки и предназначенном для испытания при»»эгибе, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны иэ условия

4» p; = const при Z» (d» 1,5) где д» и р,; - внутренний диаметр и радиус ко,п ьцевой выточки соот ветст венно;

Р„- диаметр» -й ступени.

По второму варианту указанная цель достигается тем, что, при испытании на растяжение и кру» ение, в образце для испытания материала на сопротивление усталости, выполненном в виде цилиндрического стержня со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор напряжений в виде кольцевой выточки и предназначенном для испытания при растяжении и кручении, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений выбраны из условия » Р»

const при D» /с»» 1,5, („ » Кр„

rqe 1 — коэффициент(1 =1 для обра ц нэ растяжение, k =2 для о6yanqui на кручение .

На чертеже изображен образец для испытания материала на сопротивление усталости.

Образец выполнен в виде цилиндрического стержня с захватными участками 1 и 2 со ступенчатой рабочей частью. На каждой »-й ступени g рабочей части выполнен концентратор напряжений в виде кольцевой выточки 4 радиусом (» . Диаметр Э» i-й ступени

3 и внутренний диаметр d» кольцевой выточки удовлетворяют соотношению

Q » /о» > 1, 5 .

В том случае, когда образец предназначен для испытания, материала на сопротивление усталости при изгибе, при нанесении концентраторов их выполняют таким образом, чтобы удовлетворялось для всех ступений условие (» 17; =- const.

Это позволяет выполнить при нагружении образца изгибом условие постоянства критерия L/G подобия усталостного разрушения около каждого концентратора ступеней (здесь (- периметр области рабочего сечения образца, прилегающей к зоне повышенной напряженности; G - относительный градиент главного напряжения 6< в зоне концентратора) .

Составитель М.Кузьмин

Техред А.Бабинец Корректор Л.Патай

Редактор Е.Лушникова

Заказ 8849/38

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4

3 1

В том случае, когда образец предназначен для испытания материала на сопротивление усталости при растяжении- жатии или кручении, при нанесении концентраторов их выполняют таки образом, чтобы удовлетворялось для всех ступеней услови 2

d„- р„. — =COflSt д; tkp4

Это позволяет выполнить при нагружении образца растяжением-.сжатием или кручением условие постоянства критерия L/G.

Испытание образца для определения сопротивления усталости осуществляют следующим образом.

Образец для испытания на изгиб йагружают циклически в условиях чистого или поперечного изгиба в одной плоскости или при его вращении. При этом регистрируют нагрузку, число циклов нагружения и параметры трещинообразования- в зонах концентраторов напряжений. По полученным данным строят кривую усталости материала и по ней оценивают сопротивлеwe усталости при изгибе.

Образец для испытания на растяжение-сжатие нагружают циклически в направлении его продольной оси, регистрируют параметры испытания, указанные выше, строят соответствующую кривую усталости и по ней оценивают сопротивление усталости при растяжении-сжатии.

052925 4

Образец для испытания на кручение нагружают циклически крутящим моментом и по результатам испытания оценивают усталостную прочность материала при кРучении.

При соблюдении укаэанных соотно" шений результаты циклических испыта ний при различных типах нагрузок могут быть представлены одной кривой

10 усталости материала, так как при этом выполняется условие постоянства критерия подобия усталостного разрушения.

15 При усталостных испытаниях на цилиндрический образец мог>т быть нанесены надрезы не только в виде кольцевой выточки, но и другой фор" мы. В этом случае соотношение между

20 геометрическими параметрами поперечных сечений и концентраторов напряжений выбирают из условия L/G=const.

При усталостных испытаниях плоских образцов соотношение между гео25 метрическими параметрами поперечных сечений ступеней и концентраторов напряжений {в виде сквозного, отверстия, бокового надреза и др.) также выбирают условия L/Ссопэй.

Использование предлагаемого образца позволяет сократить трудоемкость испытания и обеспечивает зко" номию материала для образцов эа счет получения при испытании сопостави" мых данных об усталостной прочности исследуемого материала.