Способ определения термопрочности хрупких материалов
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОПРОЧНОСТИ ХРЛ1КИХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся .в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, о тличающийся тем, что, с целью упрощения способа, измеряют р1азмеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий тбрмопрочности ж рассчитывают по формуле . (С - .2.4где d - мода массового распределения осколков по размерам; Я, плотность теплового потока; , - для образца в виде сфеКф (Л ры; 1,0 для образца в е цилиндра или пластины.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (l)) I (51)+, G
1., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИг) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3561039/25-28 (22) 03.03.83 (46) 15.07.85. Бюл, N 26 (72) В.Н. Зеленин, И.Е ° Константинов и С.Г. Михеенко (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 620.178.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 926576, кл. G 01 N 3/60, 1980.
2. Инженерно-физический журнал, 1972, т. ХХ11, И - 2, с. 370 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОПРОЧНОСТИ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся .в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового
О потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа, измеряют размеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий термопрочности Z рассчитывают по формуле
d„, с К
Ill
1(. где с1 — мода массового распределения осколков по разме-. рам; ц. — плотность теплового потока;
К = — для образца в виде сфе2
Ф 3 рыq
i 0 для образца в виде цилиндра ипи пластины.
11674
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к спо- i собам определения термопрочности хрупких материалов.
Известен способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, что нагревают образец до заданной температуры, создают в нем градиент температуры, вызывающий разрушение образца, 10 определяют время от момента начала создания градиента температур до момента разрушения образца и разрушающие напряжения, по которым рассчитывают критерий, характери- 15 зующий термопрочность материала образца 1 j.
Недостатком этого способа является его сложность обусловленная тем, что градиент температуры 20 создают путем постепенного удаления с торцов образца предварительно нанесенной теплоизоляции, а для определения разрушающих напряжений необходимо проводить построение тарировочной кривой зависимости градиента температуры от ширины зоны теплоизоляции на торцах образца и температуры испытаний.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является. способ определения термопрочности хрупких материалов, заключающийся в том, что нагревают образец постоянным осесим35 метричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности.
Для этого определяют предел проч.,ности материала по формуле (6р ) =О, 119 ALE (1) где o(, — коэффициент линейного расшир ения;
Š— модуль упругости;
Я вЂ” плотность теплового потока; л — коэффициент теплопроводности;
R - радиус цилиндрического образца.
После этого определяют критерий термопрочности по формуле л(1-ц)(Ь, j
Ес где — коэффициент Пуассона (2 1.
79 2
Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная необходимостью проведения дополнительных измерений величин, характеризующих физико-механические свойства материала образца, а именно коэффициентов теплопроводности, линейного расширения и модуля упругости.
Цель изобретения — упрощение способа.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения термопрочности хрупких материалов, заключающемуся в том, что нагревают образец постоянным осесимметричным тепловым потоком до его разрушения и определяют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, измеряют размеры осколков образца, определяют моду их массового распределения, а критерий термопрочности рассчитывают по формуле с1 Кф
24 где д, — мода массового распределения осколков по размерамс — плотность теплового потока;
Кф- — для образца в виде сферы, 2
1,0 для образца в виде цилиндра или пластины.
Экспериментально установлено, что точность определения критерия термопрочности по формуле (3) не ниже точности определения критерия термопрочности по формуле (2) .
Способ осуществляется следующим образом.
Образец, например керамический цилиндр, помещают в державку и подвергают нагреву тепловым потоком от источника, например плазмотрона.
При этом определяют плотность теплового потока, например, с помощью калориметра. После разрушения образца собирают осколки, измеряют их размеры любым известным методом дисперсного анализа и определяют моду их массового распределения ° Критерий термопрочности Z материала рассчитывают по формуле
1 ЧКф
Х )
2Ф
1167.4
10.1 Кр
Составитель M.Ìàòþøèí
Редактор Е.Копча Техред Л.Мартяшова Корректор Л. Бескцд
Заказ 4426/41 Тираж 897 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3 где о1 — мода массового распределения осколков по размерам; с — плотность теплового потока;
k.y — коэффициент формы образца, который соответственно равен для сферы †; для
2 цилиндра или пластины 1,0.
Поскольку для испытуемого материала из справочных данных известно оптимальное значение критерия термопрочности, превышение которого свидетельствует о том, что материал является хрупким, то, сравнивая полученное значение критерия термо- 15 прочности с оптимальным, определяют соответствует ли испытуемый материал заданным термомеханическим свойствам, т.е. является он хрупким или нет. 20
Пример. Керамический образец цилиндрической формы закрепляют в державку и подвергают нагреву один из его торцов при помощи высокотемпературного газового потока от злек- 25. тродугового плазмотрона. Измеряют плотность теплового потока, которая
79 4 составляет 8 10 Вт/м . Осколки после разрушения просеивают и взвешивают. Определяют моду массового распределения осколков и рассчитывают критерий термопрочности д, . Полученное значение критерия термопрочности сравнивают с оптимальным значением
®опалим для данного матер вестным по справочным данным.
Анализ полученных результатов показывает, что т.е. полученное значение критерия термопрочности больше его оптимального значения.
Таким образом установлено, что материал образца является хрупким.
Изобретение позволяет упростить процесс определения термопрочности за счет того, что не требуется дополнительного определения физикомеханических характеристик материала образцов при расчете критерия термопрочности.
