Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений

 

СПОСОБ ОПРЕЩЕЛЕНйЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЩШ НАПРЯЖЕНИЙ , по которому измеряют числа циклов нагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений при равенстве номинальных напряжений и путем их сравнетая определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений исследуемого концентратора, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости путем сокращения количества образцов и длительности испыта НИИ, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец , прерывают нагружение каждьш раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффициента к концентрации напряжений исследуемого концентсл ратора как величину, находящзтося в интервале К , где k известные значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа N и N циклов нагружения до возникновения тре1цины у которых наиболее близки к числу iSj циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого конценто ратора, при этом СП N, N,N, . о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК .ч

3(Я) С 01 И 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3542756/25-28 (22) 18.01.83 (46) 30.09.84.Бюл. 9 36 (72) Л.M.Áåëêèí (7 1) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (53) 620.178.311.4(088 ° 8) (56) 1. Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин. И., "Машиностроение", 1976, с. 21-22.

2. Авторское свидетельство СССР

9 991177004466, кл . С 01 Я 3/00, 1978 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИ ЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ, по которому измеряют числа циклов нагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений при равенстве номиналь-ных напряжений и путем их сравнения определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений исследуемого концентратора, о т л и ч а ю щ и й—. su» s А с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости путем сокращения количества образцов и длительности испыта ний, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, црерывают нагружение каждый раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффициента к„ концентрации напряжений исследуемого концентратора как величину, находящуюся в интервале К (K„(kг,где К1и К2—

1 известные значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа N и К циклов нагружения до возникновения трещины у которых наиболее .близки к числу М„ циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этом

М„>Ы„>Н

4 111635

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материала и конструктивных элементов, а именно к способам определения теоретического коэффициента концентрации напря5 жений. Известен способ определения теоретического коэффициента концентрации напряженйй, заключающийся в том, что подвергают исследованию напряженное состояние модели детали, выполненной из органического стекла. При этом с обеих сторон модели наклеивают тензодатчики, измеряют деформации и по полученным данным рассчитывают напря-1 жение и теоретический коэффициент концентрации напряжений (1 J.

Недостатком известного способа является его невысокая точность, связанная с тем, что напряжения определяют на модели, а не на реальном образце или детали.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений, согласно которому измеряют числа циклов нагружения до усталостного разрушения материала в зоне исследуемого

30 концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений при равенстве номинальных напряжений и путем их сравнения определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений исследуемого концентратора (2 ).

Недостатком известного способа является его трудоемкость, обусловленная проведением испытания несколь- ких образцов.

Цель изобретения — уменьшение трудоемкости путем сокращения количест,ва образцов и длительности испытаний. 45

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения т еор ет ич е с ко г о ко эффи циен та ко нцентрации напряжений, по которому измеряют числа циклов нагружения до уста- 5à лостного разрушения материала в зоне исследуемого концентратора и в зоне концентраторов с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений на равенстве 55 номинальных напряжений и путем их сравнения определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений

О 2 исследуемого концентратора, исследуемый концентратор и концентраторы с известными значениями теоретического коэффициента концентрации напряжений наносят на один образец, прерывают нагружение каждый раз при возникновении трещины в зоне какого-либо концентратора, производят торможение трещины, затем продолжают нагружение до возникновения трещины у другого концентратора и после возникновения трещины у всех концентраторов определяют значение теоретического коэффициента К А концентрации напряжений исследуемого концентратора как величину, находящуюся в интервале

К, К < К, где К и К вЂ” известные з :ачения теоретическйх коэффициентов концентрации напряжений концентраторов, числа И„ и циклов нагружения по возникновения трещин у которых наиболее близки к числу М циклов нагружения до возникновения трещины у исследуемого концентратора при этом М, )N >й„.

Этот способ позволяет производить одновременное нагружение в зонах раз— личных концентраторов и определить искомый коэффициент концентрации напряжений при испытании одного образца.

Способ осуществляют следующим образом.

На образец наносят исследуемый концентратор и концентраторы, для ко— торых значения теоретического коэффициента концентрации напряжений известны, но имеют различные значения, изменяющиеся от некоторого минимального до максимального значения с определенным шагом. Глубину концентраторов выбирают такой, чтобы номинальные напряжения в сечениях, где выполнены различные концентраторы, были одинаковы. Образец нагружают и измеряют число циклов нагружения до появления трещины в зоне концентратора с наибольшим теоретическим коэффициентом концентрации напряжений. Во избежание дальнейшего распространения этой трещины нагружение образца прерывают и производят торможение трещины каким-либо способом, например обкаткой роликом зоны образца, непосредственно прилегающей к образовавшейся трещине, и зоны возможного распространения трещины. Затем продолжают нагружение образца до возникновения трещины у другого концентрато1116350

Составитель М.Кузьмин

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Коцюбняк

Корректор В.Синицкая

Заказ 6922/35 Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ра, вновь регистрируют число циклов нагружения и тормозят возникшую трещину и так продолжают испытание до возникновения трещин у всех концентраторов напряжений.

Значение теоретического коэффициента концентрации напряжений исследуемого концентратора определяют как величину, находящуюся в интервале

К„(К„(К,. Значения К и К принимают .1р равными известным значениям теоретических коэффициентов концентрации напряжений для двух концентраторов, разрушение материала в зонах которых потребовало числа N и N, циклов нагружения, наиболее близкие к числу

М„ циклов нагружения, до возникновения трещины у исследуемого концентратора, при этом N„ > N >м

Пример. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев пилы. На образец из стали 65Г толщиной 10 мм наносят исследуемый концентратор и концентраторы в виде щелевидных надрезов с различными радиусами у кривизны: р =5; 5,5; 6;

6,5 и 7 мм. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений для этих надрезов: К=2,65; 2,55; 2,45;

2,35 и 2,25 соответственно. Усталостное нагружение по схеме чистого изгиба осуществляют на испытательной машине МУП-50. Максимальное напряжение цикла 350 МПа, коэффициент асимметрии цикла 0,1. Торможение трещины производят обкаткой роликом (диаметр

70 мм, профипьный радиус 1,2 мм) с усилием обкатки 2кН. Трещина в зоне исследуемого концентратора образуется при ы„, =0,29 10 . N,=0,33 .10

N =0,27 10 . Следовательно, 2,55<К„( с2,45.

Изобретение позволяет снизить трудоемкость определения теоретического коэффициента концентрации напряжений и не требует использования специальной аппаратуры.