Способ определения усталостного повреждения материала

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛА , заключающийся в том, что образец или деталь из исследуемого материала подвергают знакопеременному циклическому нагружению при симметричной форме цикла одного из параметров нагружения (нагрузки или деформации), измеряют амплитуду первой гармоники другого параметра (деформации или нагрузки), определяют асимметрию цикла измеряемого параметра и по ней судят об усталостном повреждении материала , отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, измеряют амплитуду второй гармоники измеряемого параметра, а асим.метрию цикла измеряе.мого параметра определяют по отношению амплц,туд первой и второй гар.моник.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3m G 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3594469/25-28 (22) 17.03.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) Ю. Г. Михайлов и Н. А. Елгаев (71) Производственное объединениеаВладимирский тракторный завод им. А. А. Жданова» (53) 620.178.311.4 (088.8) (56) 1. Школьник Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металлов. М., «Металлургия», 1973, с. 63.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3320446/25-28, кл. G 01 iU 3/32, 1981 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТА

ЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИА„„SU„„1104385 A

ЛА, заключающийся в том, что образец или деталь из исследуемого материала подвергают знакопеременному циклическому нагружению при симметричной форме цикла одного из параметров нагружения (нагрузки или деформации), измеряют амплитуду первой гармоники другого параметра (деформации или нагрузки), определяют асимметрию цикла измеряемого параметра и по ней судят об усталостном повреждении материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют амплитуду второй гармоники измеряемого параметра, а асимметрию цикла измеряемого параметра определяют по отношению амплитуд первой и второй гармоник.

1104385

ВНИИПИ Заказ 5010/29

Филиал ППП «Патент», r.

Тираж 823 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материала, а именно к способам определения усталостного повреждения материалов.

Известен способ определения усталостного повреждения материала, путем измерения жесткости образца исследуемого материала (1).

Недостатком способа является его высокая чувствительность, обусловленная тем, что на ранних стадиях развития усталост- 10 ной трещины относительное изменение жесткости невелико.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения усталостного повреждения материала, заключающий

15 ся в том, что образец или деталь из исследуемого материала подвергают знакопеременному циклическому нагружению при симметричной форме цикла одного из параметров нагружения (нагрузки или деформации) измеряют амплитуду первой гармоники другого параметра (деформации или нагрузки), определяют асимметрию цикла измеряемого параметра и по ней судят об усталостном повреждении материала.

В этом способе для определения асимметрии цикла измеряемого параметра измеряется также значение постоянной составляющей цикла (2).

Недостатком известного способа является его невысокая точность, связанная с тем, что на асимметрию цикла измеряемого параметра влияет накопление ошибки при измерении его статической составляющей.

Целью изобретения является повышение точности определения усталостного повреждения материала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения усталостного повреждения материала заключающемуся в том,. что образец или деталь из исследуемого материала подвергают знакопеременному цик- 40 лическому нагружению при симметричной форме цикла одного из параметров нагружения (нагрузки или деформации), измеряют амплитуду первой гармоники другого параметра (деформации или нагрузки), определяют асимм TpHK) цикла измеряемого 4 параметра и по ней судят об усталостном повреждении материала, измеряют амплитуду второй гармоники измеряемого параметра, а асимметрию цикла измеряемого параметра определяют по отношению амплитуд первой и второй гармоник.

Повышение точности обусловлено тем, что вторая гармоника цикла, пропорциональ ная величине его статической составляющей, может быть измерена с помощью анализатора спектра более точно, чем статическая составляющая.

Способ осущсствляют следующим образом.

Образец материала, принимаемый за эта лонный, подвергают усталостному нагружению и регистрируют число N циклов нагружени я.

При этом периодически образец подвергают знакопеременному циклическому нагружению при симметричной форме цикла.

Нагружение осуществляют либо в мягком режиме, т. е. в режиме заданной нагрузки, и измеряют деформацию образца, либо в жестком режиме, т. е. в режиме заданной деформации, и измеряют нагрузку.

С помощью анализатора спектра измеряют амплитуду первой и второй гармоник цикла, вычисляют отношение 1 амплитуд первой и второй гармоник и по найденному отношению вычисляют коэффициент поврежденности 9 = (! + )/(1 — — ), который отражает отношение жесткостей материала при растяжении — сжатии, и строят эталонную зависимость ф (N) коэффициента пов режденности ф от числа Х циклов нагружения.

Деталь, усталостное повреждение и число циклов нагружения которой неизвестно, подвергают знакопеременному циклическому нагружению при симметричной форме цикла в режиме мягкого или жесткого нагру жсния, измеряют амплипгуду первой и второй гармоник, вычисляют отношение / амплитуд первой и второй гармоник и значение коэффициента поврежденности, а затем IIQ эталонной зависимости 4 = Й(М) определяют число Х циклов, соответствующее эталонному испытанию, и по нему определяют усталостное повреждение материала детали.

Пример. Трубчатую деталь из стали 40 после нагружения на усталостной установке

УКИ-10М подвергают кратковременному нагружению с симметричным циклом изменения нагрузки на электродинамическом возбудителе ВЭД-50. Для измерения деформации использовали дифференциальный индуктивный датчик, включенный в диагональ мос та тензостанции, выход которой соединен с двумя полосовыми фильтрами, выделяющими первую и вторую гармоники деформаций образца. По результатам измерений находят отношение амплитуд первой и второй гармоник, вычисляют коэффициент поврежденности, и по эталонной зависимости определяют количество циклов усталостного нагружения.

Изобретение позволяет повысить точность определения усталостного повреждения за счет использования большей информации об изменении жесткости материала в результате трещин усталости.