Способ определения предела выносливости материала

 

Изобретение относится к механике разрушения, а именно к способам определения предела выносливости материала с дефектами. Цель изобретения - повышение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами. В области ограниченной долговечности циклически нагружают до разрушения образцы материала, ослабленные искусственным надрезом в.виде трещины, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения . Строят зависимость числа циклов до разрушения от коэффициента интенсивности напряжений, по которой определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений . По полученному значению порогового коэффициента интенсивности напряжений определяют предел вьшосливости материала. Затем циклически нагру кают до разрзпления образец без надреза, а по количеству циклов до разрушения определяют размер эквивалентной дефекту материала трещины, с учетом которого определяют предел вьшосливости материала. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (512 4 С 01 N 3 32

ll! EMIMflM

ЕАТЕИТНб- :, j щус.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 428487Я25-28 (22) 14.07.87 (46) 23.02.89. Бюл. N- 7 (72) Л. И. Доможиров (53) 620 ° 178(088.8) (56) Nurakami Уп11Еа1 а, Natsuda Kenj i. Thre shold stress for fat ique

crack initiation from a small crack.Нихом кикай гаккай ромбунио,, Trans.

Jap. Soc., Neeh Eng, .1987, А 53, Ф 489, с. 871-877, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобре тение о тно сится к механике разрушения, а именно к способам определения предела выносливости материала с дефектами. Цель изобретения — повышение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами. В

Изобретение относится к области механики разрушения, а именно к способам определения предела выносливо-. сти материала с дефектами.

Цель. изобретения — повышение точ— ности при определении предела выносливости материала со скрытыми мик родефектами.

Устройство для реализации способа представляет собой испытательную машину для циклических нагружений.

Тип машины зависит от вида нагрузки, при которой определяется предел выносливости.

Способ осуществляют следующим образом. области ограниченной долговечности циклически нагружают до разрушения образцы материала, ослабленные искусственным надрезом в виде трещины, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения. Строят зависимость числа циклов до разрушения от коэффициента интенсивности напряжений, по которой определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений. По полученному значению порогового коэффициента интенсивности напряжений определяют пре— дел выносливости материала. Затеи циклически нагружают до разрушения образец без надреза, а по количеству циклов до разрушения определяют размер эквивалентной дефекту материала трещины, с учетом которого определяют предел выносливости материала.

Cb

В области ограниченной долговеч- ф ности циклически нагружают до разрушения образцы материала, ослабленные искусственным надрезом в виде трещи ны, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения. Результаты испытаний представляют в координатах коэффициент интенсивности напряжений К вЂ” число

11 циклов до разрушения.

Коэффициент интенсивности напряжений определяют из соотношения

1 где 6 — номинальное напряжение; а — размер трещины;

1460664 з

Y — - безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца, способа нагружения и относительного размера трещины; ,/ . — коэффициент Пуассона;

5 — циклический предел текучести. с

По результатам испытаний образцов с искусственным дефектом графически или аналитически (например, используя метод наименьших квадратов) находят кривую долговечности. Затем берут исследуемый образец, его циклически нагружают при постоянном уровне нагрузки в области ограниченной долговечности и фиксируют число циклов до разрушения. По полученной кривой долговечности находят коэффициент интенсивности напряжений К, соответствующий числу циклов до разрушения исследуемого образца. Приписы-. вание исследуемому образцу некоторого коэффициента интенсивности напряжений означает, что материал в исходном состоянии (т.е. до проведения усталостных испытаний) считается дефектным и этой дефектности по ее влиянию на долговечность приписываются свойства трещины. Размер этой трещины определяется из соотношения личных амплитудах напряжений и нахождения наибольшего напряжения, при котором образцы не разрушаются на т базе испытаний 10 циклов, составляет 438 МПа.

В соответствии с предлагаемым способом проведены предварительные ус" талостные испытания образцов с трещиноподобным надрезом, выполненным дисковой фрезой толщиной 0,2 мм. Бьли изготовлены четыре серии образцов с трещиноподобным надрезом глубиной

4, 2, 1 и 0,5 мм. Результаты испы15 таний этих образцов в координатах коэффициент интенсивности напряжений ,К вЂ” число циклов N описываются единой кривой долговечности. Затем были испытаны три гладких образца при на20 пряиениях 461, 459 и 446 МПа, соответственно число циклов до разрушения составило 8,46 ° 10, 1,07 10 и 9,59 10 . Расчетные значения размера исходных трещин а составили для

25 трех исследованных образцов 0,046;

0,043 и 0,049 мм, а предел выносливости 423, 434 и 414 MIIa соответственно. !

Фо рмула из о бре те ния

Предел выносливости исследуемого образца б„ (например,(з, при симметричном цикле нагружения) определяют по пороговому коэффициенту интенсивности напряжений К иэ соотношения

6" =6; Г.Y ++( й

Пример. Определение предела выносливости.

Исследуют цилиндрические образцы диаметром 10 мм в рабочей части из стали 06Х12НЗД. Испытания проводят при консольном изгибе с вращением с частотой 3000 об/мин (в данном примере вид испытания определен возможностями испытательной машины). Предел выносливости G гладких образцов, определенный стандартным методом путем испытания серии образцов при разСпособ. определения предела выносливости материала, заключающийся в том, что образцы материала, ослабленные искусственной трещиной, циклически нагружают до разрушения при различных уровнях нагрузки для определения кривой долговечности, опре4п деляют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений и размер исходного дефекта в материале, по которому с учетом порогового значения коэффициента интенсивности нас

45 пряжений судят о пределе выносливости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами, размер микродефекта определяют по кривой долговечности для образцов с искусственным дефектом путем дополнительного циклического,нагружения образца материала без искусственной трещины и регистрации числа циклов до его разрушения.