Образец для оценки циклической трещиностойкости материалов

 

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств конструкционных материалов, сварных и паяных соединений и может быть приме-нено в различных отраслях машиностроения . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании условий разрушения смешанного типа путем нормального отрыва и поперечного сдвига. Для этого в образце для испытаний вьтолнены кольцевые разрезы на противположных плоскостях образца. Диаметры этик разрезов различны. Образец может быть выполнен составным из кольца и внутреннего диска, сопряженных между собой по конусу. При циклическом нагружении образца вследствие взаимодействия локальных полей напряжений в вершинах разрезов усталостная трещина ;развивается по наклонной траектории. В результате этого реализуется смешанный тип разрушения путем нормального отрыва и поперечного сдвига. 1 з.п,ф-лы, 1 ил. (Л со 4 со со 00 4:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (192 (112 (5D 4 В 23 К 28/00 G 01 N 3/00

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4099937/3!-27 (22) 28.05.86 (46) 07.11.87. Бюл. !(41 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В.Ф.Лукьянов, Ю.Г.Людмирский, В.В.Напрасников, В.П.Головин и В.А.Сидренко (53) 621.791.011 (088.8) (56) Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в.механике разрушения. — M. Наука, 1980, с. 65, рис.. 39.

Авторское свидетельство СССР

9 983499, кл. G.01 N 3/00, 1981. (54) ОБРЛЗЕЦ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ

ТРЕ!!!ИНОСТОЙКОСТИ 11АТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области исследования прочностных свойств конструкционных материалов, сварных и паяных соединений и может быть приме-. нено в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании условий разрушения смешанного типа путем нормального отрыва и поперечного сдвига. Нля этого в образце для испытаний выполнены кольцевые разрезы на противположных плоскостях образца. Диаметры этих разрезов различны. Образец может быть выполнен составным из кольца и внутреннего диска, сопряженных между собой по конусу. При циклическом нагружении образца вследствие взаимодействия локальных полей напряжений в вершинах разрезов усталостная трещина .развивается по наклонной траектории.

В результате этого реализуется смешанный тип разрушения путем нормального отрыва и поперечного сдвига.

1 з,н,ф лы Ил, 1349934

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств конструкционных материалов, сварных и паяных соединений и может найти применение в научно †исследовательск и проектных организациях, занимающихся разработкой новых материалов и конструкций.

Цель изобретения. — расширение функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании разрушения нормальным отрывом и поперечным сдвигом»

На чертея<е показан предлагаемый образец и схема era нагружения, общий вид.

Образец выполнен в виде диска !.

На одной его плоской поверхности 2 выполнен кольцевой надрез 3 диаметром Рц и глубиной h. На противоположной поверхности 4 расположен соосно другой кольцевой надрез 5 диаметром

D и глубиной h.

Образец изготавливается путем механической обработки. Надрезы выполняются с помощью специального профилированного резца.

Условие различия диаметров надрезов D„ D 2G, необходимо для обеспечения развития усталостной трещины по траектории под углом Р не более 45 . Именно в этой зоне образца реализуются максимальные по величине деформации растяжения и поперечного сдвига.

Возможно выполнение образца составным из наружного кольца и внутреннего диска, которые соединены между собой по конусу с углом конусности о — 10-45, при этом соединение элементов образца выполнено сваркой или пайкой.

Глубину надрезов h следует выполнять равной 0,25t, где — толщина образца. Тогда даже при максимальном отличии в диаметрах надрезов, когда

D„= D „+ 26, .аб = 0,5t,, при циклическом нагружении образца реализуется взаимодействие лбкальных полей напряжений в вершинах надрезов, обеспечивающее развитие трещины под. углом в условиях смешанного разрушения.

Угол конусности в образце, выполненном составным из наружного кольца и диска, должен составлять

О

10-45 с целью обеспечения наиболее приемлемого соотношения между коэффициентом интенсивнссти напряжений в вершине растущей наклонной трещины.

При циклическом нагружении образца вследствие взаимодействия локаль5 ных полей напрях<ений в вершинах надрезов. усталостная трещина развивается по наклонной траектории от одной вершины надреза к другой. Вследствие этого в вершине растущей усталостной трещины реализуется смешанный тип разрушения путем нормального отрыва и поперечного сдвига.

Образец для оценки циклической

15 трещиностойкости материалов при смешанном типе разрушения подготавливают следующим образом.

Из листа (сталь 45) толщиной

40 мм вырезают круг диаметром 300 мм.

На одной плоской поверхности путем токарной обработки выполняют поверхностный кольцевой надрез диаметром

Р = 80 мм и глубиной h = 10 мм. На противоположной поверхности соосно с

25 первым надрезом выполняют кольцевой надрез диаметром D 100 мм и глубиной Ь = 1О мм, так что предполагае-. мая траектория развития трещины составляет угол P = 45

30 Нагружение образца осуществляют на испытательной машине yMM — 50 в специальном приспособ IpHHH. Цикл изменения рабочей нагрузки — пульсирующий, от нулевой < максимальным значением

Р = 450 кН. Г(ри смешанном типе нагру5 жения средняя скорость роста трещины

8,3 10 мм/цикл. Средняя скорость развития разрушения на известном образце при нормальном отрыве и тех же

-5

4О условиях нагружения 4,2 10 мм/цикл.

Это свидетельс твует о необходимос ти учета составляющей сдвига.

Полученные результаты представляется возможным испсльзовать для сравнительной оценки циклической трещиностойкости кон< трукционных материалов.

В результате этого должно обеспечиваться повьппение надежности прогнозных оценок работоспособности конст5Р РУ ц °

<Рормула из обретения

1 . Об раз ец для оценки цикли че ской трещиностойкости материалов, выпол55 ненный в виде диска с кольцевым надрезом, расположенныч на одной из плоских поверхностей, центр которого совпадает с центром диска, о т л и1349934

Пв Пн-Пв где D — диаметр кольцевого надреза на поверхности образца;

Составитель 3. Хаустова

Техред Jl. Олийнык Корректор М.Максимишинец

Редактор И. Горная

Заказ 5217/12 Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород; ул. Проектная, 4 чающий с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей образца за счет обеспечения при испытании разрушения нормальным отрывом и поперечным сдвигом, на противоположной поверхности образца выполнен соосно дополнительный кольцевой надрез, диаметр которого D„ îïðåäåëÿется соотношением

D„— диаметр дополнительного кольцевого надреза на другой поверхности образца, .5

G — расстояние между вершинами надрезов по толщине..

2. Образец по п.1, о т л и ч а юц и и с я тем, что он выполнен сосгавным из наружного кольца и внутреннего диска, которые соединены между собой по конусу с углом конусности а

P - =10-45, при этом соединение элементов образца выполнено пайкой или сваркой.